專利名稱：行走輔助裝置的控制裝置以及控制程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輔助使用者(人)行走的行走輔助裝置以及控制程序。

背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為這種行走輔助裝置，已知有例如日本特開平5-329186號公報(以下稱專利文件1)中所示的裝置。記載于該專利文件1中的行走輔助裝置(行走援助裝置)中，在使用者各腿的大腿部、小腿部和腳部上裝置有支承構(gòu)件。并且，在該行走輔助裝置中，通過利用驅(qū)動器驅(qū)動關(guān)節(jié)，將目標推進力從行走輔助裝置加于使用者，其中，所述關(guān)節(jié)連結(jié)上述這些支承構(gòu)件。
通過由所述專利文件1記載的行走輔助裝置對使用者的移動方向產(chǎn)生目標推進力，能夠減輕使用者自己所需產(chǎn)生的推進力。然而，參照專利文件1的圖15可知使用者的體重是由使用者自身來支承的。因此，使用者負擔減輕并不充分。而且，專利文件1中的裝置中不具有將目標推進力適當?shù)胤峙浣o行走輔助裝置各腿的技術(shù)。所以，恐怕會有將并不與使用者各腿的動作相稱的力作用于使用者各腿的可能性。進一步而言，專利文件1的裝置中，在使用者各腿的大腿部、小腿部和腳部分別裝置有行走輔助裝置的支承構(gòu)件，并由支承構(gòu)件將力作用于各腿的大腿部、小腿部和腳部。因此，該裝置容易帶給使用者以不適感。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在借鑒了相關(guān)背景而完成的，其目的在于提供一種以下的行走輔助裝置以及控制程序，該行走輔助裝置以及控制程序為能夠減少安裝于使用者各腿上的安裝部位，同時減輕使用者自身應由腿部來支承于地面上的力，并且，可以由對應了使用者各腿的腿支架適當?shù)胤謸糜跍p輕上述力的輔助力。
為達到上述目的，本發(fā)明申請的第一發(fā)明為這樣一種行走輔助裝置的控制裝置，其具備落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被裝置在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成，該行走輔助裝置的控制裝置的特征在于，具備 踩踏力測量機構(gòu)，其根據(jù)設于所述各腳部安裝部的第一力傳感器的輸出顯示的力檢測值來測量所述使用者各腿的踩踏力； 目標輔助比設定機構(gòu)，其設定目標輔助比，所述目標輔助比是在作為所述使用者的各腿踩踏力的總和的全部踩踏力中、應由行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比例的目標值； 目標抬起承擔量決定機構(gòu)，其通過將該目標輔助比乘以由所述踩踏力測量機構(gòu)所測量的使用者各腿的踩踏力來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量； 驅(qū)動器控制機構(gòu)，其控制所述左側(cè)用驅(qū)動器，以使從所述左側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為由所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)所決定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，同時，其控制所述右側(cè)用驅(qū)動器，以使從所述右側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為由所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)所決定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。
根據(jù)所述第一發(fā)明，在行走輔助裝置中，僅其腳部安裝部裝置在使用者各腿腳部上。另外，使用者只需將其體重的一部分落座于所述落座部上即可。
并且，在第一發(fā)明中，通過將由所述目標輔助比設定機構(gòu)所設定的目標輔助比乘以由所述踩踏力測量機構(gòu)測量的所述使用者各腿的踩踏力來決定自所述落座部應作用于所述使用者向上的抬起力中的、左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。即，通過將目標輔助比乘以所述測量的使用者左腿踩踏力來決定左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，通過將目標輔助比乘以所述測量的使用者右腿踩踏力來決定右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。另外，左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量的總和與自落座部作用于使用者的全部的抬起力的目標值相當，該總和與使用者的全部踩踏力上乘上所述目標輔助比后的力幾乎相等。
在該情況下，用所述踩踏力測量機構(gòu)測量的使用者右腿踩踏力和左腿踩踏力反映了使用者如何通過各腿將自身體重支承在地面上的意思。例如，左腿的踩踏力相對右腿的踩踏力較大時，使用者主要通過右腿來支承自身的重量。因此，在第一發(fā)明中，通過將所述目標輔助比乘以由所述踩踏力測量機構(gòu)測量的使用者各腿踩踏力，決定各腿支架的目標抬起承擔量。由此，能夠以符合使用者所希望的各腿動作狀態(tài)的方式來將自落座部作用于使用者上的全部抬起力的目標值(各腿支架的目標抬起承擔量的總和)分配至各腿支架。
而且，在第一發(fā)明中，控制所述左側(cè)用驅(qū)動器，使從左側(cè)腿支架實際加至所述落座部的抬起力成為如上所述那樣而決定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，同時，控制所述右側(cè)用驅(qū)動器，使從所述右側(cè)腿支架實際加至所述落座部的抬起力成為如上所述那樣而決定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。由此，能夠以符合使用者所希望的各腿的動作狀態(tài)的方式由左右腿支架來分擔抬起力，同時，能夠從落座部將下述抬起力作用于使用者，所述抬起力相當于在所述使用者的全部踩踏力上乘以所述目標輔助比的力。其結(jié)果，可以有效地減輕使用者各腿的負擔。
所以，根據(jù)第一發(fā)明，在減少使用者各腿上的安裝部位的同時，減輕了使用者由其腿支承于地面的力，與此同時，能夠用對應于使用者各腿的腿支架適當?shù)胤謸糜跍p輕所述力的輔助力(抬起力)。
另外，本發(fā)明申請的第二發(fā)明為這樣一種行走輔助裝置的控制裝置，其具備落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被裝置在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成，該行走輔助裝置的控制裝置的特征在于，具備 踩踏力測量機構(gòu)，其根據(jù)設于所述各腳部安裝部的第一力傳感器的輸出顯示的力檢測值來測量所述使用者各腿的踩踏力； 第二力傳感器，其裝于所述各腿支架的小腿架的下端部與第三關(guān)節(jié)之間、或各腿支架的第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間； 控制對象力測量機構(gòu)，其根據(jù)所述第二力傳感器的輸出顯示的力檢測值，將實際從所述地板傳遞至各腿支架的小腿架上的力作為控制對象力進行測量； 目標輔助比設定機構(gòu)，其設定目標輔助比，所述目標輔助比是在作為所述使用者的各腿踩踏力的總和的全部踩踏力中、應由所述行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比例的目標值； 目標抬起承擔量決定機構(gòu)，其通過將該目標輔助比乘以由所述踩踏力測量機構(gòu)所測量的使用者各腿的踩踏力來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量； 分配機構(gòu)，其根據(jù)由所述踩踏力測量機構(gòu)測量的所述使用者的左腿的踩踏力與右腿的踩踏力的比率將支承力分配到所述各腿支架上，由此將所述支承力中的左側(cè)腿支架的承擔量和右側(cè)腿支架的承擔量分別決定為各腿支架的目標裝置支承力承擔量，所述支承力是指為了將從該行走輔助裝置的整體重量中減去所述行走輔助裝置中的各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差額重量支承于地板所需的支承力、或者是為了將該行走輔助裝置的整體重量支承于地板所需的支承力； 控制對象力目標值決定機構(gòu)，其將所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與所述左側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值，同時，將所述右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與所述右側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值； 驅(qū)動器控制機構(gòu)，其根據(jù)左側(cè)腿支架的所述控制對象力和左側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值來控制所述左側(cè)用驅(qū)動器，以使該左側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0，同時，其根據(jù)右側(cè)腿支架的所述控制對象力和右側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值來控制所述右側(cè)用驅(qū)動器，以使該右側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0。
根據(jù)所述第二發(fā)明，與第一發(fā)明相同，在行走輔助裝置中，僅其腳部安裝部裝置在使用者各腿腳部。另外，使用者只需將其體重的一部分落座于所述落座部上即可。
并且，在第二發(fā)明中，與第一發(fā)明相同，通過將由所述目標輔助比設定機構(gòu)所設定的目標輔助比乘以由所述踩踏力測量機構(gòu)測量的所述使用者各腿的踩踏力來決定自所述落座部應作用于所述使用者向上的抬起力中的、左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。
另一方面，在第二發(fā)明中，進一步通過按照所述踩踏力測量機構(gòu)測得的所述使用者左腿踩踏力與右腿踩踏力的比率將下述支承力分配到所述各腿支架，將所述支承力的目標值中的左側(cè)腿支架的承擔量和右側(cè)腿支架的承擔量分別決定為各腿支架的目標裝置支承力承擔量，所述支承力是指用于將該行走輔助裝置的整體重量減去了所述行走輔助裝置中各第二力傳感器以下部分總重量的重量(以下，在本欄中稱該重量為重量X)支承于地面所需的支承力、或是用于將該行走輔助裝置的整體重量支承于地面所需的支承力。即，能夠按照體現(xiàn)了使用者所希望的各腿動作的右腿踩踏力與左側(cè)踩踏力的比率，將所述所需支承力(該力是指與行走輔助裝置的重量X或是整體重量相當?shù)闹亓ο嗑獾牧?分配給各腿支架，決定右腿支架的目標裝置支承力承擔量，所述所需支承力是指用于將所述行走輔助裝置的重量X或是整體重量支承于地面上所需的支承力。更具體而言，例如只需使所述右側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量相對所述支承力的目標值的比值可與右側(cè)踩踏力相對于使用者右腿踩踏力和左腿踩踏力總和的比值相同的方式來決定右側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量。同樣，只需使所述左側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量相對所述支承力的目標值的比值可與左側(cè)踩踏力相對于使用者右腿踩踏力和左腿踩踏力總和的比值相同的方式來決定左側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量。補充說明以下內(nèi)容行走輔助裝置的重量X與整體重量通常幾乎為相等。
并且，在第二發(fā)明中，將由所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)決定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與由所述分配機構(gòu)決定的左側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值。同時，將由所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)決定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與由所述分配機構(gòu)決定的右側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值。
由此，可以以符合體現(xiàn)了使用者所希望的各腿動作的右腿踩踏力與左側(cè)踩踏力的比率的方式來決定各腿支架的控制對象力的目標值。此時，各腿支架的控制對象力的目標值即為該腿支架的目標抬起承擔量與目標裝置支承力承擔量的和。所以，該控制對象力的目標值的兩腿支架上的總和相當于自落座部應作用于使用者的抬起力與用于支承行走輔助裝置的所述重量X或是整體重量的支承力的總和。
而且，在第二發(fā)明中，根據(jù)由所述控制對象力測量機構(gòu)所測量的左側(cè)腿支架的控制對象力與由所述控制對象力目標值決定機構(gòu)所決定的左側(cè)腿支架的控制對象力的目標值，以使左側(cè)腿支架的控制對象力與目標值間的差接近于0的方式來控制所述左側(cè)用驅(qū)動器。同時，由所述控制對象力測量機構(gòu)所測量的右側(cè)腿支架的控制對象力與由所述控制對象力目標值決定機構(gòu)所決定的右側(cè)腿支架的控制對象力的目標值，以使右側(cè)腿支架的控制對象力與目標值間的差接近于0的方式來控制所述右側(cè)用驅(qū)動器。
由此，能夠?qū)⒏魍戎Ъ艿膶嶋H的控制對象力(該控制對象力相當于相對下述總支承力的各腿支架的實際的承擔量，而該總支承力是用于支承使用者實際加于落座部的負荷(與從落座部實際作用于使用者向上的抬起力相均衡的力)和行走輔助裝置的所述重量X或是整體重量的力)可靠地控制為目標值。而且此時，能夠?qū)穆渥孔饔糜谑褂谜邔嶋H的抬起力控制為下述抬起力，該抬起力相當于在使用者的全部踩踏力上乘以所述目標輔助比后的力。
由此，在第二發(fā)明中，能夠在考慮了行走輔助裝置的重量的同時，通過左右腿支架以符合使用者所希望的各腿的動作狀態(tài)的方式一邊分擔下述抬起力，一邊能將該抬起力適當?shù)貜穆渥孔饔糜谑褂谜?，所述抬起力相當于使用者的全部踩踏力乘以目標輔助比后的力。其結(jié)果，能夠更有效地減輕使用者各腿的負擔。
所以，根據(jù)第二發(fā)明，在減少使用者各腿上的安裝部位的同時，減輕了使用者自身由腿本應支承于地面的力，與此同時，能夠用對應了使用者各腿的腿支架適當?shù)胤謸撚糜跍p輕所述力的輔助力(抬起力)。
在所述的第一發(fā)明和第二發(fā)明中，所述各腿支架的腳部安裝部具備將安裝在該腳部安裝部的所述使用者的腳部從其腳尖側(cè)插入的環(huán)狀構(gòu)件，并且經(jīng)該環(huán)狀構(gòu)件與該腿支架的第三關(guān)節(jié)連結(jié)。(第三發(fā)明)。
根據(jù)該第三發(fā)明，使用者作用于落座部的負荷和行走輔助裝置的整體重量的大部分重量不會作用至使用者身上，能夠借助于所述環(huán)狀構(gòu)件(更正確而言，借助于安裝在站立腿上的腳部安裝部的環(huán)狀構(gòu)件)而作用于地面。因此，使用者幾乎不用感受到行走輔助裝置的重量，就能進行各腿部的動作。
此外，在所述第一至第三發(fā)明中，所述各腳部安裝部的第一力傳感器由一個以上的力傳感器構(gòu)成，該力傳感器設于各腳部安裝部上，以使在所述使用者的各腿為站立腿時，該力傳感器介于該站立腿的腳部的底面中的該腳部的中趾節(jié)關(guān)節(jié)的部位和腳踵的部位中的至少其中一處和地板之間，并且，所述踩踏力測量機構(gòu)是如下機構(gòu)其將構(gòu)成各腳部安裝部的第一力傳感器的各力傳感器的輸出顯示的力檢測值的總和作為該第一力傳感器的力檢測值，根據(jù)該總和的力檢測值來測量安裝有該腳部安裝部的所述使用者的腿的踩踏力。(第四發(fā)明)。
據(jù)此，能夠準確測量各腿的踩踏力。特別是在使用者腳底的、該腳部中趾節(jié)關(guān)節(jié)部位和腳踵部位兩處具備力傳感器時(更一般而言，具備包括了該兩處力傳感器的多個力傳感器時)，不會受使用者各腳部相對于地面的姿勢的影響便能準確測量各腿的踩踏力。
另外，第四發(fā)明可以僅在中趾節(jié)關(guān)節(jié)部位和腳踵部位的其中任意一方安裝力傳感器。此時，第一力傳感器僅由一個力傳感器構(gòu)成，構(gòu)成該第一力傳感器的各力傳感器的力的測量值總和即為該單個力傳感器輸出顯示的力的測量值。而且，在第四發(fā)明中，在如所述第二發(fā)明那樣在各腳部安裝部安裝環(huán)狀構(gòu)件時，構(gòu)成第一力傳感器的各力傳感器可以配置在環(huán)狀構(gòu)件的底部與腳底之間、或是配置在比環(huán)狀構(gòu)件底部要向前側(cè)或向后側(cè)的腳底部位。
此外，在所述第三發(fā)明中，在所述各腳部安裝部的環(huán)狀構(gòu)件的內(nèi)側(cè)，以與該環(huán)狀構(gòu)件非接觸的狀態(tài)配置支承所述使用者的腳部的腳部支承構(gòu)件，并且，該腳部支承構(gòu)件經(jīng)所述第一力傳感器吊設在該環(huán)狀構(gòu)件上。(第五發(fā)明)。
同時，“經(jīng)第一力傳感器將該腳部支承構(gòu)件吊設于該環(huán)狀構(gòu)件上”意思是指經(jīng)第一力傳感器將腳部支承構(gòu)件吊設于環(huán)狀構(gòu)件，使得不會有來自下方的支承力作用于腳部支承構(gòu)件。
根據(jù)第五發(fā)明，與使用者各腿為站立腿時的踩踏力大小相同的力(拉力)能夠作用于所述環(huán)狀構(gòu)件與腳部支承構(gòu)件間的所述第一力傳感器。因此，根據(jù)該第一力傳感器輸出顯示的力檢測值，能夠準確測量使用者站立腿的踩踏力。
另外，腳部支承構(gòu)件優(yōu)選具有與使用者的腳底面幾乎全部相接觸的板狀部分(腳底部)。此時，例如可以將拱形構(gòu)件的兩端與腳底部的兩側(cè)部分進行連結(jié)，能夠?qū)⑹褂谜吣_部從腳尖部分插入至該拱形構(gòu)件內(nèi)，與此同時，經(jīng)第一力傳感器將該拱形構(gòu)件的外表面與所述環(huán)狀構(gòu)件的內(nèi)表面連結(jié)。此外，在第五發(fā)明中，第一力傳感器可以由單個力傳感器構(gòu)成，也可以由多個的力傳感器構(gòu)成。
并且，在第一至第五發(fā)明中，所述踩踏力測量機構(gòu)在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第一閥值以下時，將安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值定為0。(第六發(fā)明)。
由此，當?shù)谝涣鞲衅鞯牧z測值較為微小時，即，使用者不希望將抬起力或重量作用于具有該第一力傳感器的腳部安裝部一側(cè)的腿上時，能夠防止將抬起力或重量作用于具有該腳部安裝部的腿支架上，并且同時，能夠排除第一力傳感器的力檢測值中所含的微小干擾值的影響。
而且，在第一至第六發(fā)明中，所述踩踏力測量機構(gòu)在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第二閥值以上時，得到預先設定的規(guī)定的上限值作為安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值(第七發(fā)明)。
即，從所述第一力傳感器的力檢測值所掌握的使用者各腿的踩踏力一般不會平滑地進行變化。并且，當兩腿踩踏力的比值產(chǎn)生頻繁地變動時，各腿支架的目標承擔量也對應于該變動而頻繁地進行變動，因此，行走輔助裝置容易失去穩(wěn)定性。所以，如同第七發(fā)明，對腳部踩踏力的測量值進行了限制。由此，特別是在使用者兩腿為站立腿時(所謂兩腿支承期)，能夠防止兩腿踩踏力的比值的頻繁變動。進而可以提高行走輔助裝置的穩(wěn)定性。另外，第七發(fā)明中的第二閥值比所述第六發(fā)明中的第一閥值要大。同時，在同時利用第六發(fā)明和第七發(fā)明的情況下，第一力傳感器的力檢測值為處于第一閥值與第二閥值之間的數(shù)值時，可以使踩踏力檢測值對應于第一力傳感器的測量值從0至所述上限值呈Linear(線性)變化。
此外，在所述第二發(fā)明中優(yōu)選為具有指示是否進行所述抬起力的控制的切換開關(guān)，所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)，在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，通過將所述目標輔助比乘以使用者的各腿的踩踏力，來決定所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示不進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，使用由所述控制對象力測量機構(gòu)測量的各腿支架的控制對象力和由所述踩踏力測量機構(gòu)測量的使用者的各腿的踩踏力來求出實際輔助比，該實際輔助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走輔助裝置實際輔助的力相對于該全部踩踏力的比，并且，使用該求得的實際輔助比代替所述目標輔助比來決定所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。(第八發(fā)明)。
在上述第八發(fā)明中，當所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于不進行所述抬起力的控制的指示操作狀態(tài)時，根據(jù)所述踩踏力測量機構(gòu)測量的使用者各腿的踩踏力和所述控制對象力測量機構(gòu)測量的各腿支架的控制對象力來求出實際輔助比，該實際輔助比即作為所述使用者的全部踩踏力中由所述行走輔助裝置實際在輔助的力相對于該全部踩踏力的比值，隨后，代替所述目標輔助比而使用上述求得的實際輔助比，所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)決定所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。即，通過將所述實際輔助比乘以所述測量的使用者各腿的踩踏力，決定機構(gòu)決定各腿支架的目標抬起承擔量。因此，實際輔助比與目標輔助比一直處于一致。所以，在該狀態(tài)下，使用者作用于落座部的負荷與從落座部作用于使用者的抬起力一直都是保持均衡狀態(tài)，且在該狀態(tài)下，落座部在上下方向上的位置能夠被保持。因此，使用者落座于落座部變的容易。另外，為求出實際輔助比，具體可以通過以下的方式通過從所述被測量的各腿支架控制對象力的兩腿支架的總和減去用于支承行走輔助裝置的所述重量X或整體重量的所需支承力(與相當于該重量X或是整體重量的重力相均衡的支承力)，求出從落座部作用于使用者的實際的抬起力，隨后，求出該實際抬起力中的所述被測量的使用者各腿踩踏力相對于兩腿的總和(全部踩踏力)的比值，將其作為所述實際輔助比。
并且，在該狀態(tài)下，當所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于進行所述抬起力的控制的指示操作狀態(tài)時，由于對應了所述設定后的目標輔助比的抬起力(與使用者全部踩踏力乘以目標輔助比后的力相當?shù)奶鹆?會從落座部作用于使用者，能夠平滑地向?qū)⑺Ｍ奶鹆ψ饔糜谑褂谜呱砩系哪Ｊ竭M行過渡。另外，在該第八發(fā)明中，也可以將所述第三至第七發(fā)明的技術(shù)構(gòu)成進行組合。
接著，本發(fā)明中的第九發(fā)明、第十發(fā)明為行走輔助裝置的控制程序，其中，第九發(fā)明為一種行走輔助裝置的控制程序，其用于控制行走輔助裝置，所述行走輔助裝置具備落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被裝置在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；第一力傳感器，其為了測量所述使用者的各腿的踩踏力而設于所述各腳部安裝部，所述行走輔助裝置的控制程序的特征在于，使用于控制行走輔助裝置的計算機執(zhí)行以下處理 讀取所述第一力傳感器的輸出，根據(jù)該輸出所顯示的力檢測值來測量所述使用者實際從其各腿的腳部作用于地板側(cè)的踩踏力的處理； 將作為所述使用者的各腿的踩踏力的總和的全部踩踏力中的應由行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比的目標值作為目標輔助比的設定值讀取，將該目標輔助比的設定值乘以所述已測量的使用者的各腿的踩踏力，由此來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量的處理； 生成以從所述左側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為所述已決定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量的方式控制所述左側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出，同時，生成以從所述右側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為所述已決定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量的方式控制所述右側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出的處理。
根據(jù)該第九發(fā)明的控制程序，與所述第一發(fā)明相同，由計算機來對各驅(qū)動器進行控制。因此，能夠以符合使用者所希望的各腿動作狀態(tài)的方式，由左右腿支架對抬起力進行分擔的同時，將下述抬起力從落座部作用于使用者，所述抬起力相當于所述使用者的全部踩踏力乘以所述目標輔助比后所成的力。其結(jié)果，能夠有效地減輕使用者各腿的負擔。
因而，通過第九發(fā)明，與第一發(fā)明相同，能夠在減少使用者各腿上的安裝部位的同時，減輕使用者自身靠其腿應支承于地面的力，并且同時，能夠通過對應于使用者各腿的腿支架來適當?shù)胤謸糜跍p輕所述力的輔助力(抬起力)。
此外，第十發(fā)明為一種行走輔助裝置的控制程序，其用于控制行走輔助裝置，所述行走輔助裝置具備落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被裝置在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；第一力傳感器，其為了測量所述使用者的各腿的踩踏力而設于所述各腳部安裝部；第二力傳感器，其設于所述各腿支架的小腿架的下端部與第三關(guān)節(jié)之間、或者各腿支架第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間，所述行走輔助裝置的控制程序的特征在于，使用于控制行走輔助裝置的計算機執(zhí)行以下處理 讀取所述第一力傳感器的輸出，根據(jù)該輸出所顯示的力檢測值來測量所述使用者實際從其各腿的腳部作用于地板側(cè)的踩踏力的處理； 讀取所述第二力傳感器的輸出，根據(jù)該輸出所顯示的力檢測值將從所述地板實際傳遞給各腿支架的小腿架的力作為控制對象力而測量的處理； 將作為所述使用者的各腿的踩踏力的總和的全部踩踏力中的應由行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比的目標值作為目標輔助比的設定值讀取，將該目標輔助比的設定值乘以所述已測量的使用者的各腿的踩踏力，由此來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量的處理； 根據(jù)由所述已測量的使用者的左腿的踩踏力與右腿的踩踏力的比率將支承力分配到所述各腿支架上，由此將所述支承力中的左側(cè)腿支架的承擔量和右側(cè)腿支架的承擔量分別決定為各腿支架的目標裝置支承力承擔量的處理，其中，所述支承力是指為了將從該行走輔助裝置的整體重量中減去所述行走輔助裝置中的各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差額重量支承于地板所需的支承力、或者是為了將該行走輔助裝置的整體重量支承于地板所需的支承力； 將所述已測定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與目標裝置支承力承擔量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值，同時，將所述已測定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與目標裝置支承力承擔量的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值的處理； 根據(jù)所述已測量的左側(cè)腿支架的控制對象力和所述已測定的左側(cè)腿支架的控制對象力的目標值，生成以該左側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0的方式控制所述左側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出，同時，根據(jù)所述已測量的右側(cè)腿支架的控制對象力和所述已測定的右側(cè)腿支架的控制對象力的目標值，生成以該右側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0的方式控制所述右側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出的處理。
通過該第十發(fā)明，與所述第二發(fā)明相同，由計算機來對各驅(qū)動器進行控制。因此，能夠在考慮了行走輔助裝置的重量的同時，以符合使用者所希望的各腿動作狀態(tài)的方式，通過左右腿支架來分擔抬起力，該抬起力相當于使用者全部踩踏力乘以目標輔助比后的力，并且同時，能夠適當?shù)貙⒃撎鹆穆渥孔饔糜谑褂谜?。其結(jié)果，更有效地減輕了使用者各腿的負擔。
所以，根據(jù)第十發(fā)明，與第二發(fā)明相同，在減少使用者各腿上的安裝部位的同時，減輕了使用者自身本應由其腿支承于地面的力，并且同時，能夠用對應于使用者各腿的腿支架適當?shù)胤謸糜跍p輕所述力的輔助力(抬起力)。
此外，在第九發(fā)明、第十發(fā)明中，如所述第三發(fā)明，所述行走輔助裝置宜為具有環(huán)狀構(gòu)件的裝置。此時，如第五發(fā)明那樣，可以具備所述腳部支承構(gòu)件，經(jīng)第一力傳感器將該腳部支承構(gòu)件吊設于環(huán)狀構(gòu)件上。在該情況下，第一力傳感器可以由單個的力傳感器構(gòu)成，也可以由多個的力傳感器構(gòu)成。
在第九發(fā)明、第十發(fā)明中，所述各腳部安裝部的第一力傳感器由一個以上的力傳感器構(gòu)成，該力傳感器設于各腳部安裝部上，以使在所述使用者的各腿為站立腿時，該力傳感器介于該站立腿的腳部的底面中的該腳部的中趾節(jié)關(guān)節(jié)的部位和腳踵的部位中的至少其中一處和地板之間，并且，測量所述踩踏力的處理是將構(gòu)成各腳部安裝部的第一力傳感器的各力傳感器的輸出顯示的力檢測值的總和作為該第一力傳感器的力檢測值，根據(jù)該總和的力檢測值來測量安裝有該腳部安裝部的所述使用者的腿的踩踏力的處理。(第十一發(fā)明)。
根據(jù)該第十一發(fā)明，與第四發(fā)明相同，能夠準確測量各腿的踩踏力。特別是在使用者腳底的、該腳部中趾節(jié)關(guān)節(jié)部位和腳踵部位兩處具備力傳感器時(更一般而言，具備包括了該兩處力傳感器的多個力傳感器時)，不會受使用者各腳部相對于地面的姿勢的影響便能準確測量各腿的踩踏力。
此外，在第九至第十一發(fā)明中，測量所述踩踏力的處理優(yōu)選為在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第一閥值以下時，將裝置在該腳部安裝部上的腳部的踩踏力定為0(第十二發(fā)明)。
根據(jù)第十二發(fā)明，與所述第六發(fā)明相同，當?shù)谝涣鞲衅鞯牧z測值較為微小時，可以防止將抬起力或重量作用于腿支架上的同時，能夠排除第一力傳感器的力檢測值中所含有的微小干擾值的影響。
再者，在第九至第十二發(fā)明中，測量所述踩踏力的處理優(yōu)選為在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第二閥值以上時，將預先設定好的規(guī)定上限值作為裝置在該腳部安裝部上的腳部的踩踏力檢測值(第十三發(fā)明)。
據(jù)此，與所述第七發(fā)明一樣，特別是在使用者兩腿為站立腿時(所謂兩腿支承期)，能夠防止兩腿踩踏力的比值的頻繁變動。進而可以提高行走輔助裝置的穩(wěn)定性。另外，第十三發(fā)明中的第二閥值比所述第十二發(fā)明中的第一閥值要大。此外，在同時利用第十二發(fā)明和第十三發(fā)明的情況下，第一力傳感器的力檢測值為處于第一閥值與第二閥值之間的數(shù)值時，可以使踩踏力檢測值對應于第一力傳感器的測量值從0至所述上限值呈Linear(線性)變化。
而且，在所述第十發(fā)明中，在所述行走輔助裝置上設有指示是否進行所述抬起力的控制的切換開關(guān)，決定所述各腿支架的目標抬起承擔量的處理是如下的處理在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，通過將所述目標輔助比的設定值乘以所述已測量的使用者的各腿的踩踏力，來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示不進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，使用所述已測量的各腿支架的控制對象力和所述已測量的使用者的各腿的踩踏力來求出實際輔助比，該實際輔助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走輔助裝置實際輔助的力相對于該全部踩踏力的比，并且，使用該求得的實際輔助比代替所述目標輔助比來決定所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量(第十四發(fā)明)。
由此，與所述第八發(fā)明相同，當所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于不進行所述抬起力的控制的指示操作狀態(tài)時，由于使用者作用于落座部的負荷與從落座部作用于使用者的抬起力一直都是保持均衡狀態(tài)而能處于平衡，因此，使用者落座于落座部變得容易。并且，在該狀態(tài)下，當切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于進行所述抬起力的控制的指示操作狀態(tài)時，由于對應了所述設定后的目標輔助比的抬起力會從落座部作用至使用者，能夠平滑地向?qū)⑺Ｍ奶鹆ψ饔糜谑褂谜呱砩系哪Ｊ竭M行過渡。另外，在該第十四發(fā)明中，也可以將所述第十一至第十三發(fā)明的技術(shù)構(gòu)成進行組合。
補充說明以下內(nèi)容在以上所說明的第一至第十四發(fā)明中，所述落座部可以是例如使用者可挎座(使落座部位于使用者的兩腿根部間而落坐于該落座部上)在該落座部上的構(gòu)件(例如是鞍狀的構(gòu)件)。在該情況下，各腿支架的第一關(guān)節(jié)優(yōu)選為設置在落座部的下方。而且，各腿支架的第一關(guān)節(jié)優(yōu)選為例如如下關(guān)節(jié)該關(guān)節(jié)能夠使各腿支架進行內(nèi)擺、外擺動作和前后方向的擺動動作，且至少具有可繞2軸轉(zhuǎn)動的自由度的關(guān)節(jié)。此外，各腿支架的第二關(guān)節(jié)例如可以是具有繞左右方向1軸轉(zhuǎn)動的自由度的關(guān)節(jié)，也可以是直動型關(guān)節(jié)。另外，各腿支架的第三關(guān)節(jié)優(yōu)選為具有繞3軸轉(zhuǎn)動自由度的關(guān)節(jié)。



圖1是表示適用于本發(fā)明第一實施方式的行走輔助裝置的側(cè)視圖(從矢狀面看時的圖)。
圖2是表示圖1中沿II線的前視圖。
圖3是表示圖1中的III-III線的剖視圖。
圖4是概略性地表示圖1中行走輔助裝置的控制裝置的構(gòu)成(硬件構(gòu)成)的框圖。
圖5是表示圖4中設置于控制裝置的運算處理裝置51的功能構(gòu)成的框圖。
圖6是表示踩踏力測量處理機構(gòu)60R、60L的處理流程的框圖。
圖7是表示圖6中S104處理中所使用的表的圖表。
圖8是表示膝角度測量處理機構(gòu)61R、61L的處理以及支承力測量處理機構(gòu)62R、62L的處理流程的框圖。
圖9是表示用于說明圖8中的S201和S203的處理的附圖。
圖10是表示左右目標承擔決定機構(gòu)63的處理流程的框圖。
圖11是表示反饋操作量決定機構(gòu)64R、64L的處理流程的框圖。
圖12是表示前饋操作量決定機構(gòu)65R、65L的處理流程的框圖。
圖13是表示用于說明圖12中的S502的處理的附圖。
圖14是表示本發(fā)明第二實施方式中的腳部安裝部構(gòu)成的附圖。

具體實施例方式 以下，參考附圖對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。
首先，參考圖1至圖3對本實施方式中的行走輔助裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。圖1是該行走輔助裝置1的側(cè)視圖，圖2是圖1中沿II線的前視圖，圖3是圖1中III-III線的剖視圖。此外，圖1至圖3中的行走輔助裝置1表示了將其裝置在使用者A(用假想線表示)上而使其動作的狀態(tài)。在該情況下，圖示的使用者A幾乎以直立的姿勢處于站立狀態(tài)。但在圖2中，為便于理解行走輔助裝置1的結(jié)構(gòu)，使用者A采用了兩腿左右分開的姿勢。
參照圖1及圖2，行走輔助裝置1是支承使用者A一部分重量(減輕使用者自身的腿(站立腿)所支承的重量，使其比自身的體重要輕)的體重減負輔助裝置。該行走輔助裝置1具備有使用者A落座的落座部2、連結(jié)在該落座部2的左右一對腿支架3L、3R。腿支架3L、3R為相同結(jié)構(gòu)。此外，在圖1中，腿支架3L、3R以相同的姿勢排列于使用者A的左右方向(與圖1的紙面相垂直的方向)上，該狀態(tài)在圖上呈重疊(左側(cè)腿支架3L處于圖的前方位置)。
這里，在本說明書的實施方式的說明中，使用符號“R”表示與使用者A的右腿或行走輔助裝置1的右側(cè)腿支架3R有關(guān)的意思，使用符號“L”表示與使用者A的左腿或行走輔助裝置1的左側(cè)的腿支架3L有關(guān)的意思。但是，在無需對左右進行區(qū)分時，通常省略符號R、L。
落座部2為鞍狀構(gòu)件，使用者A能夠挎于(配置落座部2使其位于使用者A兩腿的根部之間)落座部2并落座于該落座部2上(座位表面)。經(jīng)落座，使用者A的一部分體重從上方加于落座部2上。
此外，如圖1所示，落座部2的前端部2f和后端部2r朝上方突起，由此，使用者A相對于落座部2的落座位置(前后方向上的位置)可被限制在落座部2的前端部2f與后端部2r之間。同時，落座部2的前端部2f如圖2所述形成為二股狀。
各腿支架3分別具有大腿架11、小腿架13和腳部安裝部15；其中，大腿架11經(jīng)第一關(guān)節(jié)10連結(jié)于落座部2的下部，小腿架13經(jīng)第二關(guān)節(jié)12連結(jié)于該大腿架11上，腳部安裝部15經(jīng)第三關(guān)節(jié)14連結(jié)于該小腿架13上。
各腿支架3的第一關(guān)節(jié)10相當于使用者A的髖關(guān)節(jié)，其為使該腿支架3繞左右軸進行的擺動動作(腿支架3前后方向上的擺出動作)和繞前后軸進行的擺動動作(內(nèi)擺、外擺動作)成為可能的關(guān)節(jié)。第一關(guān)節(jié)10配置于落座部2的下側(cè)。并且，該第一關(guān)節(jié)10包括一對銷軸20f、20r、轉(zhuǎn)動自如地被軸支承在該銷軸20f、20r上的托架21f、21r、固定于托架21f、21r下端的圓弧狀導向軌道22和沿該導向軌道22移動自如地被支承在該導向軌道22上的板件23，其中所述一對銷軸20f、20r被配置在落座部2的下面部靠前側(cè)部位和后端部位處，且被配置在與圖1中的虛線所示前后方向上的軸心C同軸上。并且，從該板件23向斜前方及斜下方延設有所述大腿架11。該大腿架11為大致呈連桿狀的構(gòu)件并與板件23形成一體。
各銷軸20f、20r經(jīng)軸承24f、24r固定于該落座部2上，其中，所述軸承24f、24r各自的兩端部(前后端部)固定于落座部2下面。并且，托架21f的上端部嵌合于銷軸20f中間部的外周并由該銷軸20f軸支承，由此托架21f繞該銷軸20f的軸心C轉(zhuǎn)動自如。同樣，托架21r的上端部嵌合于銷軸20r中間部的外周并由該銷軸20r軸支承，由此托架21r繞該銷軸20r的軸心C轉(zhuǎn)動自如。因而，各第一關(guān)節(jié)10的導向軌道22與托架21f、21r一同以銷軸20f、20r的軸心C為轉(zhuǎn)動軸心可進行擺動。另外，在本實施方式中，腿支架3R、3L各自的第一關(guān)節(jié)10R、10L的轉(zhuǎn)動軸心同為轉(zhuǎn)動軸心C，在腿支架3R的第一關(guān)節(jié)10R及腿支架3L的第一關(guān)節(jié)10L處共用銷軸20f、20r。即，右側(cè)第一關(guān)節(jié)10R的托架21fR以及左側(cè)第一關(guān)節(jié)10L的托架21fL中任意一托架都被軸支承于同一銷軸20f處。此外，右側(cè)第一關(guān)節(jié)10R的托架21rR以及左側(cè)第一關(guān)節(jié)10L的托架21rL中任意一托架都被軸支承于同一銷軸20r處。
各腿支架3的第一關(guān)節(jié)10的板件23以與包括導向軌道22圓弧的面平行的姿勢靠近該導向軌道進行配置。如圖1所示，具有多個(例如4個)轉(zhuǎn)動自如的滾輪25的支座26固定于該板件23上。并且，該支座26的滾輪25以上下面相同個數(shù)的方式轉(zhuǎn)動自如地卡和于導向軌道22的上表面(內(nèi)周面)及下表面(外周面)。由此，板件23沿導向軌道22移動自如。在該情況下，導向軌道22與落座部2的位置關(guān)系以及導向軌道22圓弧半徑以下述方式進行設定，所述方式為如圖1所示，在矢面上看行走輔助裝置1時，導向軌道22的圓弧中心點P存在于落座部2的上側(cè)且在落座部2與使用者A的接觸面前后方向上的寬度內(nèi)。
根據(jù)以上說明的第一關(guān)節(jié)10的構(gòu)成，與板件23成一體的大腿架11繞使用者A前后方向的轉(zhuǎn)動軸心C擺動自如。并且，各腿支架3通過該擺動動作可以進行內(nèi)擺和外擺動作。另外，與板件23成一體的大腿架11繞通過了所述中心點P的左右方向的軸(更正確地說是繞垂直于包含導向軌道22圓弧的面并通過中心點P的軸)擺動自如。通過該擺動動作，各腿支架3的前后擺出動作成為可能。另外，在本實施方式中，第一關(guān)節(jié)10為可繞前后方向以及左右方向2軸進行轉(zhuǎn)動動作的關(guān)節(jié)。但是，除了繞前后方向以及左右方向的2軸進行轉(zhuǎn)動動作之外，還可以以能繞上下方向的軸進行轉(zhuǎn)動動作(各腿支架3的內(nèi)擺和外擺動作)的方式(即，能繞3軸進行轉(zhuǎn)動動作)來構(gòu)成第一關(guān)節(jié)。
再者，如圖1所示從矢狀面看行走輔助裝置1時，各腿支架3的第一關(guān)節(jié)10的板件23從所述支座26處向落座部2的后方延伸設置。并且，在該板件23的后端部同軸設置有電動機27和旋轉(zhuǎn)編碼器28，其中，該旋轉(zhuǎn)編碼器28作為旋轉(zhuǎn)角測量機構(gòu)來測量該電動機27轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角(相對于規(guī)定標準位置的旋轉(zhuǎn)角)。在本實施方式中，可對各腿支架3的第一至第三關(guān)節(jié)10、12、14中的第二關(guān)節(jié)12進行驅(qū)動。而所述電動機27則為驅(qū)動第二關(guān)節(jié)12的驅(qū)動器。同時，該旋轉(zhuǎn)編碼器28所測量的旋轉(zhuǎn)角被用于測量第二關(guān)節(jié)12的旋轉(zhuǎn)角(彎曲角)。另外，左側(cè)腿支架3L的電動機27L和右側(cè)腿支架3R的電動機28R在本發(fā)明中分別相當于左側(cè)用操作機構(gòu)和右側(cè)用操作機構(gòu)。同時，旋轉(zhuǎn)編碼器28相當于本發(fā)明中的位移量傳感器。各驅(qū)動器也可以使用油壓或空壓驅(qū)動器。而且，各操作機構(gòu)例如還可以經(jīng)適合的托架固定于落座部2的后部?；蛘撸€可以將各驅(qū)動器安裝于各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12處，并直接驅(qū)動該第二關(guān)節(jié)12。而且，位移傳感器也可以由代替了旋轉(zhuǎn)編碼器的電位計等構(gòu)成。
各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12相當于使用者A的膝關(guān)節(jié)，是能夠使該腿支架3進行伸展和彎曲動作的關(guān)節(jié)。該第二關(guān)節(jié)12經(jīng)具有左右方向軸心(更正確地說是指與包含所述導向軌道22圓弧的面相垂直的軸心)的銷軸29來連結(jié)大腿架11的下端和小腿架13的上端。并且，該第二關(guān)節(jié)12繞該銷軸29的軸心使小腿架13相對于大腿架11轉(zhuǎn)動自如。另外，在第二關(guān)節(jié)12上設置有未圖示的、對小腿架13相對于大腿架11轉(zhuǎn)動的可能范圍進行限制的擋件。
各腿支架3的小腿架13為從該腿支架3的第二關(guān)節(jié)12向斜下方延伸而成的呈大致連桿狀的桿狀物。更詳細地說，該小腿架13由下部小腿架13b、桿狀上部小腿架13a、并使力傳感器30(其相當于本發(fā)明中的第二力傳感器)介于兩者之間進行連結(jié)而構(gòu)成，其中，下部小腿架13b構(gòu)成了靠近于第三關(guān)節(jié)14的部分；桿狀上部小腿架13a構(gòu)成了位于該下部小腿架13b以上的部分。而下部小腿架13b與上部小腿架13a相比被設為很短。由此，力傳感器30被配置在第三關(guān)節(jié)14的附近。該力傳感器30為被稱為奇石樂(Kistler)傳感器(注冊商標)的力傳感器。更具體而言，該力傳感器30是測量3軸平移力(與力傳感器30的表面相垂直的軸方向的平移力和與該表面平行且相互正交的2軸方向的平移力)的3軸力感應器。然而，在本實施方式中，如后所述，只對所測量的3軸平移力中的2軸平移力的測量值進行利用。因而，也可用測量2軸平移力的2軸感應器來構(gòu)成力傳感器30。
此外，在小腿架13的上部的小腿架13a的上端部上固定有滑輪31，該滑輪31與該小腿架13形成一體并可繞所述第二關(guān)節(jié)12的銷軸29轉(zhuǎn)動自如。一對線纜32a、32b的端部固定于該滑輪31的外周部，該一對線纜作為驅(qū)動力傳遞機構(gòu)將所述電動機27的轉(zhuǎn)動驅(qū)動力傳遞至該滑輪31處。從滑輪31外周部的、在直徑方向上呈相對位置的兩處分別沿該滑輪31的切線方向引出該線纜32a、32b。并且，線纜32a、32b穿通于未圖示的、沿大腿架11配設的橡膠管(線纜的防護管)中，連結(jié)于電動機27的轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸(省略圖示)上。在該情況下，以下述方式將來自電動機27的拉力賦予該線纜32a、32b上，該方式為通過電動機27轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸的正轉(zhuǎn)，線纜32a、32b的一方被卷入于滑輪31的同時另一方自滑輪31被引出，同時，通過電動機27的轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸的倒轉(zhuǎn)，線纜32a、32b的所述另一方被卷入于滑輪31的同時所述一方自滑輪31被引出。由此，電動機27的轉(zhuǎn)動驅(qū)動力經(jīng)線纜32a、32b被傳遞至滑輪31，該滑輪31可被驅(qū)動而進行轉(zhuǎn)動(固定有該滑輪31的小腿架13繞第二關(guān)節(jié)12的銷軸29的軸心相對于大腿架11進行轉(zhuǎn)動)。
另外，小腿架13的下部小腿架13b的下端部由如圖3所示形成為二股狀的二股部13bb構(gòu)成。
各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14相當于使用者A的腳腕關(guān)節(jié)部。在本實施方式中，該第三關(guān)節(jié)14如圖3所示由可繞3軸轉(zhuǎn)動的萬向節(jié)33(參照圖3)構(gòu)成，該萬向節(jié)33夾裝于小腿夾13的下部小腿架13b的所述二股部13bb中，將該小腿架13的下端部(二股部13bb)和腳部安裝部15上部的連結(jié)部34進行連結(jié)。據(jù)此，腳部安裝部15可相對于小腿架13進行3自由度的轉(zhuǎn)動。另外，關(guān)于腳部安裝部15繞前后方向的軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動可能范圍可通過二股部13bb得到限制。
各腿支架3的腳部安裝部15具有使用者A各腳部所穿的鞋體35、收納在該鞋體子35內(nèi)部且其上端部固定于所述連結(jié)部34的鐙狀環(huán)狀構(gòu)件36。環(huán)狀構(gòu)件36如圖3所示以下述方式被收納于鞋體35的內(nèi)部，該方式為其平坦的底板部抵接于鞋體35的內(nèi)部底面上，且連結(jié)該底板部兩端的彎曲部沿鞋體35的橫斷面抵接于側(cè)壁。此外，在鞋體35的內(nèi)部插入有可覆蓋鞋體35內(nèi)部的底面和環(huán)狀構(gòu)件36的底板部的、由剛性板形成的內(nèi)墊構(gòu)件37(在圖1中圖示省略)。另外，連結(jié)部34經(jīng)鞋體帶系裝部的開口被插入于鞋體35的內(nèi)部。
將各腿支架3的腳部安裝部15裝置于使用者A的各腳部時，使該腳部的腳尖先端部分穿過環(huán)狀構(gòu)件36的內(nèi)部，并使所述內(nèi)墊構(gòu)件37墊于該腳部的底面，使使用者A的腳部從鞋體35的穿入口插入鞋體35的內(nèi)部。并且，在該狀態(tài)下，進一步通過系緊鞋體帶而使腳部安裝部15裝置于該腳部上。
而且，在腳部安裝部15的內(nèi)墊構(gòu)件37的下面，在鞋體35的前側(cè)位置(比環(huán)狀構(gòu)件36的底板部要靠前的部位)和后側(cè)位置(比環(huán)狀構(gòu)件36的底板部要靠后的部位)設置有力傳感器38、39。設置前側(cè)力傳感器38，使其大致位于裝置有腳部安裝部15的使用者A腳部的MP關(guān)節(jié)(中趾節(jié)關(guān)節(jié))的正下方。同時，設置后側(cè)力傳感器39，使其大致位于該腳部的腳踵的正下方。在本實施方式中，這些力傳感器38、39為1軸力傳感器，測量與腳部安裝部15的底面(觸地面)相垂直的方向(使用者A的腿在直立狀態(tài)下大致與地面垂直的方向)的平移力。以下分別將力傳感器38、39稱為MP傳感器38、踵傳感器39。同時，MP傳感器38和踵傳感器39合起來構(gòu)成本發(fā)明中第一力傳感器。這里，內(nèi)墊構(gòu)件37不一定要使用剛性板，也可由軟質(zhì)(可撓性的)的材料構(gòu)成。用軟質(zhì)的材料構(gòu)成內(nèi)墊構(gòu)件37時，通過在其下面設置多個第一力傳感器，能夠高精度測量使用者A腳部底面各部位的力。另一方面，當用剛性板構(gòu)成內(nèi)墊構(gòu)件37時，由于可簡單地測量使用者A腳部整體的踩踏力，因而可以減少設置在內(nèi)墊構(gòu)件37下面的第一力傳感器的個數(shù)。
以上為本實施方式的行走輔助裝置1的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。補充說明以下內(nèi)容在將各腳部安裝部15裝置于使用者A的各腳部上、并如后所述在使行走輔助裝置1動作(通過電動機27驅(qū)動第二關(guān)節(jié)12的同時)的同時使用者A落座于落座部2上的狀態(tài)時，從前額面看該使用者A及行走輔助裝置1時(從正面看使用者A)，例如左側(cè)腿支架3L的大腿架11L沿使用者A的左腿內(nèi)側(cè)面延伸設置(參照圖2)，該第二支架11L下端部的第二關(guān)節(jié)12L也位于該左腿的內(nèi)側(cè)。并且，雖省略了圖示，從前額面看連結(jié)在該第二關(guān)節(jié)12L處的小腿架13L時，其上部(上部小腿架13L的上部)自第二關(guān)節(jié)12L沿使用者A左腿內(nèi)側(cè)面延伸設置，并且，小腿架13L的下側(cè)部分形成逐漸彎曲、并在該左腿的脛部前側(cè)處延伸至該左腿腳背正上方的方式而形成。右側(cè)腿支架3R也屬相同。
另外，一般體型的使用者A以立正姿勢站立時，各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12如圖1所示會比使用者A的腿要向前方突出。即，設定大腿架11的長度和小腿架13的長度，使這兩個長度的總和比一般體型的使用者A的胯下部分的腿長要略長。在如此設定大腿架11以及小腿架13的長度時，借助設置于所述第二關(guān)節(jié)12處的擋件而不會產(chǎn)生大腿架11以及小腿架13成為一條直線的特異點狀態(tài)和與圖1所示大腿架11以及小腿架13的狀態(tài)呈反向彎曲的狀態(tài)。其結(jié)果，可防止由各腿支架3的特異點狀態(tài)和反向彎曲狀態(tài)而引起的無法控制行走輔助裝置1的情況。
另外，各腿支架3的第二關(guān)節(jié)也可以是直動型關(guān)節(jié)。
使用如上構(gòu)成的行走輔助裝置1，在將腳部安裝部15裝置于使用者A各腿的腳部上的狀態(tài)下，通過由各電動機27而使各第二關(guān)節(jié)12產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從落座部2向使用者A作用以向上的抬起力，具體進行后述。此時，在例如將使用者A的兩腿作為站立腿(支承使用者A體重的腿)而站立的狀態(tài)(所謂兩腿支承期的狀態(tài))下，兩腳部安裝部15、15觸地，并分別在其觸地面上作用有地面反力。作用于各腳部安裝部15的觸地面的地面反力其合力是與作用于使用者A的重力和作用于行走輔助裝置1的重力的總和相均衡的地面反力，即其為將使用者A和行走輔助裝置1的兩者的總重量支承于地面的力(平移力，以下稱該力為全支承力)。另外，使用者A的腿與行走輔助裝置1的腿支架3同時進行行走動作時，準確地說，在全支承力上還應加上支承因使用者A和行走輔助裝置1的自由腿的動作而產(chǎn)生的慣性力的力，但是在本實施方式的行走輔助裝置1中，重量較大的電動機27(驅(qū)動器)和編碼器28并不在膝蓋附近而被設置在腰部附近。而且，因為在各腿支架3中被使用者A所約束(裝置)的部分僅為腳部安裝部15，所以裝置在使用者A上的裝置構(gòu)件較少，各腿支架3為較輕的構(gòu)件。因此，伴隨行走輔助裝置1動作的所述慣性力變?yōu)樽銐蛐　?br> 這種情況下，在本實施方式的行走輔助裝置1中，僅其兩腳部安裝部15、15被裝置在使用者A上且被約束。同時，在各腳部安裝部15處具備所述環(huán)狀構(gòu)件36。因此，作用于行走輔助裝置1的重力和該行走輔助裝置1通過落座部2所承受的使用者A的負荷(向下的平移力)幾乎不作用至使用者A上，由兩腿支架3、3經(jīng)兩腳部安裝部15、15的環(huán)狀構(gòu)件36、36而作用于地面。
因而，在所述全支承力中的、以下的支承力作用于行走輔助裝置1的兩腿支架3、3上，所述支承力是用于支承作用于行走輔助裝置1的重力和該行走輔助裝置1經(jīng)落座部2所承受的使用者A的負荷部分的支承力。并且，行走輔助裝置1經(jīng)兩腿支架3、3來承擔該支承力。以下，象這樣行走輔助裝置1所承擔的支承力，稱其為輔助裝置承擔支承力。換而言之，該輔助裝置承擔支承力是用于將行走輔助裝置1的整體重量和相當于落座部2承受來自使用者A的負荷的重量(使用者A的一部分體重)支承于地面的支承力。另外，在使用者A兩腿成為站立腿時(行走輔助裝置1的兩腳部安裝部15觸地時)，由兩腿支架3、3分擔承受所述輔助裝置承擔支承力(輔助裝置承擔支承力中的一部分支承力由一方的腿支架3承擔，剩余的支承力由另一方的腿支架3承擔)。而且，在使用者A僅一方的腿站立時(另一方的腿為自由腿時)，所述輔助裝置承擔支承力全部由站立腿側(cè)的腿支架3承擔。以下，輔助裝置承擔支承力中由各腿支架3承擔的支承力(作用于各腿支架3的支承力)稱之為腿支架支承力，由右側(cè)腿支架3承擔的支承力稱為右側(cè)腿支架支承力，由左側(cè)腿支架3承擔的支承力稱為左側(cè)腿支架支承力。左側(cè)腿支架支承力和右側(cè)腿支架支承力的總和與輔助裝置承擔支承力相一致。
另一方面，所述全支承力減去所述輔助裝置承擔支承力后的支承力自地面作用于使用者A的兩腿上。并且，使用者A由其腿來承擔該支承力。以下，將像這樣由使用者A承擔的支承力稱之為使用者承擔支承力。換而言之，該使用者承擔支承力是用于將下述重量支承于地面上的支承力，該重量為從使用者A的體重減去了相當于使用者A作用于行走輔助裝置1的落座部2的負荷的重量。另外，在使用者A兩腿站立時，由使用者A的兩腿分擔承擔所述使用者承擔支承力(由一方的腿承擔使用者承擔支承力中的一部分支承力，由另一方的腿承擔剩余部分的支承力)。同時，使用者A僅一方的腿站立時，由該一方的腿承擔所述全部的使用者承擔支承力。以下，在使用者承擔支承力中，將各腿承擔的支承力(自地面作用于各腿的支承力)稱為使用者腿支承力，稱右腿承擔的支承力為使用者右腿支承力，稱左腿承擔的支承力為使用者左腿支承力。使用者左腿支承力和使用者右腿支承力的總和與使用者承擔支承力相一致。另外，將使用者A為支承自身而將各腿的腳部撐于地面的力稱為該腿的踩踏力。各腿的踩踏力是與所述使用者腿支承力相均衡的力。
補充說明以下內(nèi)容由于各腿支架3上所具備的力傳感器30被設置在第三關(guān)節(jié)14的上側(cè)。因而，從該腿支架3的腿支架支承力減去了用于支承該腿支架3的力傳感器30以下部分(腳部安裝部15等)重量的支承力后的支承力作用于該力傳感器30。并且，該作用于傳感器30的支承力的3軸方向的成分(或是2軸方向的成分)由該力傳感器30來測量。換而言之，作用于各力傳感器30的力(其相當于本發(fā)明中的控制對象力)相當于下述全部的支承力中、由具備該力傳感器30的腿支架3所承擔的部分的力，所述全部的支承力用于支承從行走輔助裝置1的整體重量減去了各力傳感器30的以下部分重量的總和后的重量和相當于由使用者A作用于落座部2上的負荷的重量。同時，由兩力傳感器30、30分別測量的支承力的總和與下述全部的支承力相一致(以下，稱力傳感器30為支承力傳感器30)，所述全部的支承力用于支承從行走輔助裝置1的整體重量減去了各力傳感器30以下部分重量的總和后的重量和相當于由使用者A作用于落座部2上的負荷的重量。另外，行走輔助裝置1的各支承力傳感器30的下側(cè)部分重量的總和與行走輔助裝置1的整體重量相比非常小。因此，作用于各支承力傳感器30的支承力與所述腿支架支承力幾乎相等。并且，各支承力傳感器30接近于具備該支承力傳感器30的腿支架3的第三關(guān)節(jié)14而被設置。因此，作用于該支承力傳感器30的支承力與從該腿支架3的第三關(guān)節(jié)14作用于小腿架13的平移力(在腿支架支承力中，從地面經(jīng)第三關(guān)節(jié)14而傳遞至小腿架13的支承力)幾乎相等。以下，將作用于各支承力傳感器30上的支承力或是從各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14作用于小腿架13的平移力的、兩腿支架3、3的總和稱為總支承力。同時，將該總支承力中各腿支架3的承擔量稱為總上支承力承擔量。
另外，作用于左側(cè)腳部安裝部15L的MP傳感器38L以及腳踵傳感器39L的力的總和相當于所述使用者的左腿支承力(或左腿踩踏力)。同時，作用于右側(cè)腳部安裝部15R的MP傳感器38L以及腳踵傳感器39R的力的總和相當于所述使用者的右腿支承力(或右腿踩踏力)。而且，在本實施方式中，雖然將MP傳感器38和腳踵傳感器39設定為1軸力傳感器，也可使用例如可以測量與鞋體33底面平行方向上的平移力的2軸力傳感器或3軸力傳感器。MP傳感器38以及腳踵傳感器39優(yōu)選為至少能夠測量與鞋體33的底面或是地面相垂直方向的平移力的傳感器。
接著，對如上述構(gòu)成的行走輔助裝置1的控制裝置進行說明。
圖4是概略性地表示該控制裝置50構(gòu)成(硬件構(gòu)成)的框圖。如圖所示，控制裝置50具備運算處理裝置51、所述電動機27R、27L各自的驅(qū)動電路52R、52L、輔助比設定用鑰匙開關(guān)53、抬起控制ON/OFF開關(guān)54、電源電池55、電源電路57，其中，運算處理裝置51由微電腦(CPU、RAM、ROM)以及輸入、輸出電路(A/D轉(zhuǎn)換器等)構(gòu)成；輔助比設定用鑰匙開關(guān)53用于設定使用者A的全部踩踏力中、由行走輔助裝置1進行輔助的力的目標輔助比，其中，該目標輔助比為該輔助力相對該全部踩踏力的比值的目標值；抬起控制ON/OFF開關(guān)54選擇是否產(chǎn)生使用者A抬起力；電源電路57經(jīng)電源開關(guān)56(ON/OFF開關(guān))被連結(jié)在所述電源電池55上，當電源開關(guān)56被進行ON操作(閉合)時，由電源電池55將電源電力提供給控制裝置50的各電路51、52R、52L。另外，輔助比設定用鑰匙開關(guān)53在本發(fā)明中相當于目標輔助比設定機構(gòu)，抬起控制ON/OFF開關(guān)54在本發(fā)明中相當于轉(zhuǎn)換開關(guān)。
該控制裝置50經(jīng)托架(未圖示)被固定于落座部2的后端或是所述板件23R、23L等處。同時，輔助比設定用鑰匙開關(guān)53、抬起控制ON/OFF開關(guān)54以及電源開關(guān)56以可操作的方式裝置于控制裝置50外箱(省略圖示)的外部。另外，輔助比設定用鑰匙開關(guān)53以下述方式由數(shù)字開關(guān)或多個選擇開關(guān)構(gòu)成，該方式為可直接設定所希望的輔助比目標值、或是可從預先被準備好的多種目標值中選擇性地進行設定的方式。
控制裝置50經(jīng)省略了圖示的接線連結(jié)有所述MP傳感器38R、38L、腳踵傳感器39R、39L、支承力傳感器30R、30L、旋轉(zhuǎn)編碼器28R、28L。而且，這些傳感器的輸出信號被輸入至運算處理裝置51。而且，輔助比設定用鑰匙開關(guān)53以及抬起控制ON/OFF開關(guān)54的操作信號(顯示這些開關(guān)的操作狀態(tài)的信號)也被輸入至運算處理裝置51。另外，在控制裝置50中，自所述驅(qū)動電路52R、52L至該電動機27R、27L分別連結(jié)有未圖示的與電動機27R、27L通電的接線。而且，運算處理裝置51根據(jù)后述的運算處理(控制處理)來決定各電動機27R、27L的通電電流的指令值(以下稱指示電流值)，通過運用該指示電流值控制各驅(qū)動電路52R、52L，運算處理裝置51可以控制各電動機27R、27L產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
另外，所述MP傳感器38R、38L、腳踵傳感器39R、39L、支承力傳感器30R、30L的輸出信號(電壓信號)也可通過這些傳感器附近的前置放大器增大波幅后再輸入至控制裝置50。同時，所述MP傳感器38R、38L、腳踵傳感器39R、39L、支承力傳感器30R、30L的輸出信號被增大波幅后，該電壓值進行A/D轉(zhuǎn)換后由運算處理裝置51進行處理。
作為其主要功能性機構(gòu)，所述運算處理裝置51具備如圖5的框圖所示的功能性機構(gòu)。該功能性機構(gòu)是通過ROM中所存儲的程序來實現(xiàn)的功能。
參照圖5，運算處理裝置51具備右側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60R、左側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60L，其中，右側(cè)腿支架3R的MP傳感器38R以及腳踵傳感器39R的輸出信號被輸入于右側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60R；左側(cè)腿支架3L的MP傳感器38R以及腳踵傳感器39R的輸出信號被輸入于左側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60L。右側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60R是通過MP傳感器38R以及腳踵傳感器39R的輸出信號的電壓值對使用者A的右腿踩踏力的大小(所述使用者右腿支承力的大小)來進行測量處理的機構(gòu)。同樣，左側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60L是通過MP傳感器38L以及腳踵傳感器39L的輸出信號的電壓值對使用者A的左腿踩踏力的大小(所述使用者左腿支承力的大小)來進行測量處理的機構(gòu)。其中，這些踩踏力測量處理機構(gòu)60R、60L在本發(fā)明中相當于踩踏力測量機構(gòu)。
同時，運算處理裝置51具備被輸入旋轉(zhuǎn)編碼器28R、28L的輸出信號(脈沖信號)的右側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61R以及左側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61L。這些膝角度測量處理機構(gòu)61R、61L是通過被輸入的信號來測量分別相對應的腿支架3第二關(guān)節(jié)12處的彎曲角(第二關(guān)節(jié)12的位移量)的機構(gòu)。另外，由于各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12相當于該腿支架3的膝關(guān)節(jié)，以下稱第二關(guān)節(jié)處的彎曲角為膝角度。
另外，運算處理裝置51具備右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62R和左側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62L，其中，右側(cè)腿支架3R的支承力傳感器30R的輸出信號和由所述右側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61R所測量的右側(cè)腿支架3R的膝角度被輸入于右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62R；左側(cè)腿支架3L的支承力傳感器30L的輸出信號(輸出電壓)和由所述左側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61L所測量的左側(cè)腿支架3L的膝角度被輸入于左側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62L。右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62R是以被輸入的支承力傳感器30R的輸出信號和右側(cè)腿支架3R的膝角度的測量值為根據(jù)對作用于所述右側(cè)腿支架支承力中的支承力傳感器30R上的支承力、即右側(cè)腿支架3R的所述總抬起力承擔量進行測量處理的機構(gòu)。同樣，左側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62L是以被輸入的支承力傳感器30L的輸出信號和左側(cè)腿支架3L的膝角度的測量值為根據(jù)對作用于所述左側(cè)腿支架支承力中的支承力傳感器30L上的支承力、即左側(cè)腿支架3L的所述總抬起力承擔量進行測量處理的機構(gòu)。其中，這些支承力測量處理機構(gòu)62R、62L相當于本發(fā)明中的控制對象力測量機構(gòu)。
另外，運算處理裝置51具備左右目標承擔量決定機構(gòu)63，其中，所述各測量處理機構(gòu)60R、60L、61R、60L、62R、62L的測量值、所述輔助比設定用鑰匙開關(guān)53以及抬起控制ON/OFF開關(guān)54的操作信號被輸入于該左右目標承擔量決定機構(gòu)63。該左右目標承擔量決定機構(gòu)63是以輸入值為根據(jù)對各腿支架3的所述總支承力承擔量的目標值(以下簡稱為控制目標值)進行決定處理的機構(gòu)。其中，該控制目標值相當于本發(fā)明中的控制對象力的目標值。
而且，運算處理裝置51具備右側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64R、左側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64L、右側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65R和左側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65L，其中，由所述右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62R測量的右側(cè)腿支架3R的總支承力承擔量和由所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63決定的右側(cè)腿支架3R的控制目標值被輸入于該右側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64R；由所述左側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62L測量的左側(cè)腿支架3L的總支承力承擔量和由所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63決定的左側(cè)腿支架3L的控制目標值被輸入于該左側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64L；由所述右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62R測量的右側(cè)腿支架3R的總支承力承擔量、由所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63決定的右側(cè)腿支架3R的控制目標值和由所述右側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61R測量的右側(cè)腿支架3R的膝角度被輸入于該右側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65R；由所述左側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62L測量的左側(cè)腿支架3L的總支承力承擔量、由所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63決定的左側(cè)腿支架3L的控制目標值和由所述左側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61L測量的左側(cè)腿支架3L的膝角度被輸入于該左側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65L。各反饋操作量決定機構(gòu)64是根據(jù)被輸入的總支承力承擔量的測量值和其與控制目標值的偏差來計算出反饋操作量(相對各電動機27的所述指示電流值的反饋成分)以使在規(guī)定的反饋控制方式下將該偏差收斂于0的機構(gòu)。同時，各前饋操作量決定機構(gòu)65是根據(jù)被輸入的總支承力承擔量的測量值、控制目標值和膝角度測量值來計算出前饋操作量(相對各電動機27的所述指示電流值的前饋成分)以使在規(guī)定的前饋控制方式下使總支承力承擔量的測量值成為控制目標值的機構(gòu)。
并且，運算處理裝置51具備加算處理機構(gòu)66R和加算處理機構(gòu)66L，其中，加算處理機構(gòu)66R通過將由右側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64R算出的反饋操作量與由右側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65R算出的前饋操作量進行合計來求得右側(cè)腿支架3R的電動機27R用指示電流值；加算處理機構(gòu)66L通過將由左側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64L算出的反饋操作量與由左側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65R算出的前饋操作量進行合計來求得左側(cè)腿支架3L的電動機27L用指示電流值。
另外，所述反饋操作量決定機構(gòu)64R、64L、前饋操作量決定機構(gòu)65R、65L以及加算處理機構(gòu)66R、66L相當于本發(fā)明中的驅(qū)動器控制機構(gòu)。
以上為運算處理裝置51的大致的運算處理功能。
接著，對本實施方式的控制裝置50的控制處理進行說明，其中包括對運算處理裝置51的處理進行詳細說明。使用本實施方式的行走輔助裝置1時，將所述電源開關(guān)56設定為OFF狀態(tài)下，由于驅(qū)動力不被賦予各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12，因此，各關(guān)節(jié)10、12、14處于可自由活動的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，各腿支架3因自重而被折疊。此時，將各腳部安裝部15裝置在使用者A的各腳部上后，該使用者A或是陪伴的輔助者將落座部2抬起配置于使用者A的胯下。
接著，一旦對電源開關(guān)56施以ON的操作，電源電力被供給于控制裝置50的各個電路而啟動該控制裝置。并且，一旦啟動該控制裝置50，所述運算處理裝置51則按規(guī)定的控制處理周期執(zhí)行如下說明的處理。
在各控制處理周期中，運算處理裝置51首先執(zhí)行所述踩踏力測量處理機構(gòu)60R、60L的處理。參照圖6對該處理進行說明。圖6是表示踩踏力測量處理機構(gòu)60R、60L的處理流程的框圖。另外，踩踏力測量處理機構(gòu)60R、60L各自的處理方法相同。因此，圖6中用括號表示左側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60L。
對右側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60R進行代表性說明。首先，腿支架3R的MP傳感器38R的測量值(MP傳感器38R的輸出電壓值所表示的力的測量值)和腳踵傳感器39R的測量值(腳踵傳感器39R的輸出電壓所表示的力的測量值)分別在S101、S102中被通過低通濾波器。低通濾波器可以從這些傳感器38R、39R的測量值去除噪波等高頻成分，該截止頻率例如為100Hz。
接著，這些低通濾波器的輸出值在S103中被進行加算。由此，能夠得出使用者A右腿踩踏力的臨時測量值FRF_p_R。在該臨時測量值FRF_p_R中會包含有伴隨右側(cè)腳部安裝部15R的鞋體帶系緊度的誤差成分。
因而，在本實施方式中，并且在S104中通過對該臨時測量值FRF_p_R施以轉(zhuǎn)換處理而最終得出使用者A右腿踩踏力的測量值FRF_R。S104的轉(zhuǎn)換處理遵循圖7所示的表而進行。即，F(xiàn)RF_R在規(guī)定的第一閥值FRF1以下時，測量值FRF_R取值為0。由此，可以防止伴隨腳部安裝部15R的鞋體帶系緊度而產(chǎn)生的微小的誤差部分被作為測量值FRF_R而被算出。并且，當臨時測量值FRF_p_R比第一閥值FRF1大、比第二閥值FRF2(＞FRF1)小時，隨著FRF_p_R得增加，使測量值FRF_R的值呈線性增加。而且，如FRF_p_R超過第二閥值FRF2時，將FRF_R的值保持于規(guī)定的上限值(FRF_p_R與第二閥值FRF2相同時的FRF_R的值)。另外，設定FRF_R上限值的理由如后敘述。
以上是關(guān)于右側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60R的處理的說明。左側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60L的處理也與之相同。
接著，運算處理裝置51逐步進行所述膝角度測量處理機構(gòu)61R、61L的處理和支承力測量處理機構(gòu)62R、62L的處理。參照圖8和圖9對這些處理進行說明。圖8表示膝角度測量處理機構(gòu)61R、61L的處理流程和支承力測量處理機構(gòu)62R、62L的處理流程的框圖。另外，膝角度測量處理機構(gòu)61R、61L各自的處理方法相同。同時，支承力測量處理機構(gòu)62R、62L各自的處理方法也相同。因此，在圖8中用括號表示左側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61L和左側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62L。
以下對右側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61R和右側(cè)支承力算出機構(gòu)62R的處理進行代表性說明。首先，由右側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61R執(zhí)行S201、S202處理。由此得出右側(cè)腿支架3R的膝角度(第二關(guān)節(jié)12R處的腿支架3R的彎曲角度)的測量值θ1_R。在S201中由旋轉(zhuǎn)編碼器28R的輸出來計算出腿支架3R的膝角度的臨時測量值θ1p_R。
參照圖9，在本實施方式中測量線段S1與線段S2所成的角度θ1_R并將其作為右側(cè)腿支架3R的膝角度，其中，線段S1是連結(jié)腿支架3R的第一關(guān)節(jié)10R的所述中心點P(大腿架11R進行前后擺動動作的轉(zhuǎn)動中心點P。以下稱前后擺動中心點P)與第二關(guān)節(jié)12R的中心點的線段；線段S2連結(jié)該第二關(guān)節(jié)12R的中心點與第三關(guān)節(jié)14R的中心點。左側(cè)腿支架3L的膝角度的情況也相同。另外，圖9中對腿支架3的主要部分的構(gòu)成進行模式化表示。
此時，在所述S201中，以腿支架3R的大腿架11R與小腿架13R成為規(guī)定姿勢時的狀態(tài)(例如圖1中的姿勢狀態(tài))、即膝角度θ1_R成為某一規(guī)定值時的狀態(tài)中的第二關(guān)節(jié)12R的轉(zhuǎn)動位置為標準，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器28R的輸出信號來測量相對于該標準轉(zhuǎn)動位置的轉(zhuǎn)動量(轉(zhuǎn)角變化量。其與電動機27R轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動量成比值)。并且，求出該測量的第二關(guān)節(jié)12R的轉(zhuǎn)動量與所述標準轉(zhuǎn)動位置上的腿支架3R的膝角度值(其被預先紀錄存儲在未圖示的儲存器里)進行加算后的值，并將求得的值作為所述臨時測量值θ1p_R。
在該臨時測量值θ1p_R中含有高頻的噪波成分。因而，進而通過在S202中使該θ1p_R通過低通濾波器來最終求得腿支架3R的膝角度測量值θ1p_R。
以上是關(guān)于右側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61R處理的說明。左側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61L的處理也與之相同。
補充說明以下內(nèi)容在本實施方式中，測量所述線段S1、S2所成的角度θ1并將其作為腿支架3的膝角度是因為在詳細后述的左右目標承擔量決定機構(gòu)63的處理等中使用到該角度θ1。此時，在本實施方式中的行走輔助裝置1中，各腿支架3的大腿架11的軸心與所述線段S1所成的角度為恒定。所以，在各膝角度測量處理機構(gòu)61中，也可以例如預先求出腿支架3的大腿架11軸心線與小腿架13的所述線段S2所成的角度，并將其作為該腿支架3的膝角度，并且通過在后述的左右目標承擔量決定機構(gòu)63的處理等并根據(jù)該膝角度來求出所述角度θ1。
如上所述求出腿支架3R的膝角度測量值θ1_R后，在S203中執(zhí)行右側(cè)支承力測量機構(gòu)62R的處理。即，根據(jù)由S202得到的膝角度測量值θ1_R和支承力傳感器30R的測量值(支承力傳感器30R的輸出信號的電壓值所表示的2軸的力檢測值)計算出作用于該支承力傳感器30R上的支承力(即腿支架3R的所述總抬起力承擔量)的測量值Fankle_R。該處理的詳細情況參照所述圖9進行說明。
作用于腿支架3R的支承力傳感器30R上的支承力(總支承力承擔量)Fankle_R與如上所述的從腿支架3R的第三關(guān)節(jié)14R作用至小腿架13R的平移力幾乎相等。并且，在本實施方式的行走輔助裝置1中，該平移力的朝向、甚至Fankle_R的朝向是為與線段3平行的方向，其中，線段3連結(jié)腿支架3R的第三關(guān)節(jié)14的中心點和所述前后擺動中心點P。
另一方面，支承力傳感器30R測量z軸方向上的力Fz和x軸方向上的力Fx，其中，如圖所示，z軸方向與該支承力傳感器30R的表面(上表面或下表面)相垂直；x軸與該z軸相垂直、與支承力傳感器30R的表面平行。x軸、z軸是固定于支承力傳感器30R上的坐標軸，其是與包含所述導向軌道22的圓弧面相平行的軸。此時，測量的Fz、Fx分別是Fankle_R的z軸方向分力和x軸方向分力。所以，如圖所示，在將Fankle_R與z軸所成的角度設定為θk時，F(xiàn)ankle_R可根據(jù)Fz、Fx的測量值和θk并由算式(1)計算而得。
Fankle_R＝Fx·sinθk+Fz·cosθk……(1) 同時，角度θk由以下方法求出。即，在將線段S2與線段S3所成的角度(＝Fankle_R的朝向與線段S2所成的角度)設定為θ2時，以線段S1、S2、S3為3邊的三角形中的線段S1、S2各自的長度L1、L2為恒定值(預先設定的已知數(shù)值)。并且，線段S1、S2所成的角度θ1即為如前所述的、由右側(cè)膝角度測量處理機構(gòu)61R而得的測量值θ1_R。所以，可以根據(jù)線段S1、S2各自的長度L1、L2(這些數(shù)值被預先紀錄儲存在儲存器里)和角度θ1的測量值θ1_R并通過幾何學的運算來求出角度θ2。
具體而言，在以線段S1、S2、S3為3邊的三角形中，下式(2)、(3)的關(guān)系式是成立的。其中，L3為線段S3的長度。
L32＝L12+L22-2·L1·L2·cosθ1……(2) L12＝L22+L32-2·L2·L3·cosθ2……(3) 因而，根據(jù)L1、L2的數(shù)值和角度θ1的測量值并通過算式(2)可以計算出L3的值，同時，根據(jù)該算定值L3、L1和L2并通過算式(3)可以計算出角度θ2。
而且，在將z軸與線段S2所成的角度設定為θ3時，該角度θ3由于是支承力傳感器30相對于小腿支架13的安裝角度因而是預先決定的常數(shù)值。并且，通過將該常數(shù)值角度θ3(該數(shù)值被預先紀錄存儲在未圖示的儲存器里)減去如上計算所得的角度θ2而可求得算式(1)的運算所需的角度θk。
所以，在本實施方式中，通過右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62R的S203的處理，根據(jù)如上計算所得的θk和腿支架3R的支承力傳感器30的測量值Fx、Fz并由所述算式(1)能夠得到右腿支架3R的總支承力承擔量的測量值Fankle_R。
以上是關(guān)于右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62R的S203處理的詳細說明。左側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62L的處理也與之相同。
另外，在本實施方式中，雖然將支承力傳感器30設定為3軸力傳感器或2軸力傳感器，并根據(jù)所述算式(1)能夠得出各腿支架的總抬起力承擔量的測量值Fankle。但即使支承力傳感器30采用1軸力傳感器也能夠得出測量值Fankle。例如，在支承力傳感器30是僅測圖9中x軸向上的力Fx的傳感器的情況下，可以根據(jù)下式(4)來求得測量值Fankle。另外，在支承力傳感器30是僅測圖9中z軸向的力Fz的傳感器的情況下，可以根據(jù)下式(5)來求得測量值Fankle。
Fankle＝Fx/sinθk……(4) Fankle＝Fz/cosθk……(5) 但是，在使用算式(4)或(5)時，當角度θk是接近0度或90度的角度時，F(xiàn)ankle的數(shù)值精度則變?yōu)椴涣?。所以，最?yōu)選通過所述算式(1)來求得Fankle的測量值。
另外，測量值Fankle也可以通過Fx的平方與Fz的平方之和的平方根來求得。這時不需要膝角度的測量值θ1。
補充說明以下內(nèi)容以上所述說明的各測量處理機構(gòu)60、61、62的處理并不一定按順序而進行。例如，也可以按時分等并列性地進行各測量處理機構(gòu)60、61、62的處理。但是，在支承力測量處理機構(gòu)62R、62L的處理中使用θ1時，膝角度測量處理機構(gòu)61R、61L的處理有必要在支承力測量處理機構(gòu)62R、62L的處理之前進行。
另外，在本實施方式中，使支承力傳感器30(第二力傳感器)介于第三關(guān)節(jié)14與小腿架13(更正確而言，是上部小腿架13a)之間，其中，所述支承力傳感器30用于測量各腿支架3的總抬起力承擔量。但是，可以使該支承力傳感器介于第三關(guān)節(jié)14與腳部安裝部15之間(例如是第三關(guān)節(jié)14和腳部安裝部15的連結(jié)部34之間)。此時，測量第三關(guān)節(jié)14的轉(zhuǎn)動角，通過將由第三關(guān)節(jié)14與腳部安裝部15間的支承力傳感器測量的支承力進行坐標轉(zhuǎn)換，能夠測量從第三關(guān)節(jié)14作用于小腿架13上的支承力。
隨后，運算處理裝置51執(zhí)行所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63的處理。以下參照圖10對該處理進行詳細說明。圖10是表示左右目標承擔決定機構(gòu)63的處理流程的框圖。
首先，在S301中，如上所述通過各支承力支承力測量機構(gòu)62而求得的右側(cè)腿支架3R的總支承力承擔量的測量值Fankle_R和左側(cè)腿支架3L的總支承力承擔量的測量值Fankle_L進行加算。由此，計算出總支承力Fankle_t。如上所述，該總支承力Fankle_t相當于作用于各支承力傳感器30上的支承力或是以下測量值的總和，所述測量值是從各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14作用于小腿架13上的平移力的兩腿支架3、3上的測量值。另外，總支承力Fankle_t與所述輔助裝置承擔支承力幾乎相等。
接著，根據(jù)從該總抬起力Fankle_t減去后述輔助裝置重量支承力后的力和通過所述各踩踏力測量處理機構(gòu)60而得到的各腿踩踏力的測量值FRF_R與FRF_L的總和，在S302中求出實際輔助比，其中，測量值FRF_R與FRF_L的總和即為全部踩踏力的測量值(FRF_R+FRF_L)，實際輔助比是指在全部踩踏力中由行走輔助裝置1所實際進行輔助的力相對于該全部踩踏力的比值。具體而言，將用于支承下述重量的所需支承力(與相當于該重量的重力相均衡的支承力)、或是用于支承行走輔助裝置1整體重量的所需支承力(與相當于整體重量的重力相均衡的支承力)作為所述輔助裝置重量支承力，并將該輔助裝置重量支承力的大小事先紀錄儲存在未圖示的儲存器里，其中上述重量是指從行走輔助裝置1的整體重量減去了各支承力傳感器30以下部分重量總和后的重量。并且，將從總抬起力Fankle_t中減去該輔助裝置重量支承力后而成的數(shù)值(其是指現(xiàn)在正從落座部2作用于使用者A的向上的抬起力)除以全部踩踏力的測量值(FRF_R+FRF_L)，通過上述方式來求出實際輔助比。即，通過實際輔助比＝(Fankle_t-輔助裝置重量支承力)/(FRF_R+FRF_L)的算式來求出實際輔助比。
然后，在S302處，根據(jù)所述抬起控制ON/OFF開關(guān)54的操作信號(該開關(guān)54顯示是ON還是OFF的信號)，該實際輔助比和由所述輔助比設定用鑰匙開關(guān)53設定的目標輔助比設定值其中一方選擇性地被輸出。此時，在本實施方式中，使用者A希望從落座部2接受抬起力時，所述抬起控制ON/OFF開關(guān)54被操作為ON。在其他狀態(tài)下，抬起控制ON/OFF開關(guān)54則被操作為OFF。并且，在S302處，抬起控制ON/OFF開關(guān)54為OFF時，選擇所述S302中求得的實際輔助比并進行輸出。同時，當抬起控制ON/OFF開關(guān)54為ON時，選擇所述目標輔助比的設定值進行輸出。
接著，在S304處，S303的輸出被通過低通濾波器，并由此決定實際使用目標輔助比，其為實際當中所使用的目標輔助比。該S304的低通濾波器是在S303的輸出發(fā)生激變時(在目標輔助比的設定值被更改時、或是S303的輸出從實際輔助比向目標輔助比變換等時)用于防止實際目標輔助比產(chǎn)生激變的裝置。其為進而能夠用于避免從落座部2作用于使用者A上的抬起力產(chǎn)生激變的裝置。該低通濾波器的截止頻率例如為0.5Hz。
此后，在S305處將上述實用目標輔助比乘以由所述右側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60R所求得的使用者A右腿踩踏力的測量值FRF_R，并由此來決定從落座部2作用于使用者A的抬起力中的右側(cè)目標抬起承擔量，其中，該右側(cè)目標抬起承擔量為右側(cè)腿支架3R的承擔量的目標值。同樣，在S306處將上述實用目標輔助比乘以由所述左側(cè)踩踏力測量處理機構(gòu)60L所求得的使用者A左腿踩踏力的測量值FRF_L，并由此來決定從落座部2作用于使用者A的抬起力中的右側(cè)目標抬起承擔量，其中，該左側(cè)目標抬起承擔量為左側(cè)腿支架3L的承擔量的目標值。
另外，S301至S306的處理相當于本發(fā)明中的目標抬起承擔量決定機構(gòu)。
接著，如上所述，在S307處，各踩踏力測量處理機構(gòu)60所求得的右腿踩踏力檢測值FRF_R的大小和左腿踩踏力檢測值FRF_L的大小來決定下述配比，該配比是指用于將所述輔助裝置重量支承力分配至左右腿支架3上的比值。該配比由輔助裝置重量支承力分配給右側(cè)腿支架3R的右側(cè)配比和分配給左側(cè)腿支架3L的左側(cè)配比構(gòu)成，兩配比之和為1。
此時，右側(cè)配比是測量值FRF_R相對于測量值FRF_R大小與測量值FRF_L大小之和的比值，即被決定為FRF_R/(FRF_R+FRF_L)。同樣，左側(cè)配比是測量值FRF_L相對于測量值FRF_R大小與測量值FRF_L大小之和的比值，即被決定為FRF_L/(FRF_R+FRF_L)。在該情況下，使用者A其中一方的腿為站立腿、另一方的腿為自由腿的狀態(tài)(即為單腿支承的狀態(tài))時，對應于自由腿的配比為0。而對應于站立腿的配比為1。
這里，對在所述各踩踏力測量處理機構(gòu)60的S104的轉(zhuǎn)換處理(參照圖6)中，對各腿踩踏力檢測值FRF設定上限值的理由進行說明。在使用者A兩腿為站立腿的狀態(tài)(即處于兩腿支承時的狀態(tài))時，各腿踩踏力的所述臨時測量值FRF_p一般不會進行平滑地變化，而是容易產(chǎn)生頻繁的變動。在這種情況下，如根據(jù)臨時測量值FRF_p來決定左右配比時，該配比會產(chǎn)生頻繁變化而使目標總支承力中各腿支架3的承擔比值易出現(xiàn)頻繁地變化。其結(jié)果，易產(chǎn)生從落座部2作用于使用者A的抬起力的微小變動。進而，導致給使用者A有不適感的可能性。因此，在本實施方式中設定了各腿踩踏力檢測值FRF的上限值，在兩腿支承時的狀態(tài)下防止了諸如左右配比會產(chǎn)生頻繁變化的狀況。此時，在兩腿支承時的狀態(tài)下，基本上除了剛開始的階段和即將結(jié)束的階段以外，左右配比都被維持在1/2而使左右配比處于穩(wěn)定。
另外，可以在所述圖7中根據(jù)所述表而得出測量值FRF_R(L)，其中，所述表僅有閥值FRF1，并設定當使用者A各腿踩踏力的臨時測量值FRF_p_R(L)大于閥值FRF1時踩踏力的臨時測量值FRF_p_R(L)呈線性增加。用于通過臨時測量值FRF_p而得出FRF_p_R(L)的表的閥值FRF1、FRF2等可對應使用者A所喜好的抬起力感受、行走輔助裝置1的重量和控制裝置50的計算能力等來適當進行決定。
回到圖10的說明，然后在S308處將在S307中求得的右側(cè)配比乘以所述輔助裝置重量支承力，由此求出輔助裝置重量支承力中的右側(cè)目標裝置支承力承擔量，其中，右側(cè)目標裝置支承力承擔量為右側(cè)腿支架3R的承擔量的目標值。同樣，在S311處將在S307中求得的左側(cè)配比乘以所述輔助裝置重量支承力。由此求出輔助裝置重量支承力中的左側(cè)目標裝置支承力承擔量，其中，左側(cè)目標裝置支承力承擔量為左側(cè)腿支架3L的承擔量的目標值。另外，可以將S307、S308、S311的處理設定成與所述S301至S306的處理并列進行。
隨后，執(zhí)行右側(cè)腿支架3R的S309、S310處理和左側(cè)腿支架3L的S312、S313處理。在右側(cè)腿支架3R的S309、S310處理中，首先在S309中將由所述S305得到的右側(cè)目標抬起承擔量與由所述S308得到的右側(cè)目標裝置支承力承擔量進行加算。由此來決定作為右側(cè)腿支架3R的所述控制目標值的臨時值的臨時控制目標值Tp_Fankle_R。并且，通過將該臨時目標值Tp_Fankle_R通過S310的低通濾波器，最終求出右側(cè)腿支架3R的控制目標值T_Fankle_R。S309的低通濾波器是用于除去伴隨膝角度θ1的變動而產(chǎn)生的噪波成分的裝置。該低通濾波器的截止頻率例如為15Hz。
同樣，在左側(cè)腿支架3L的S312、S313處理中，首先在S312中將由所述S306得到的左側(cè)目標抬起承擔量與由所述S311得到的左側(cè)目標裝置支承力承擔量進行加算。由此來決定作為左側(cè)腿支架3L的所述控制目標值的臨時值的臨時控制目標值Tp_Fankle_L。并且，通過將該臨時目標值Tp_Fankle_L通過S313的低通濾波器，最終求出左側(cè)腿支架3L的控制目標值T_Fankle_L。
如上述方法決定的各腿支架3的控制目標值是指所述輔助裝置重量支承力和從落座部2作用于使用者A的全體抬起力的總和(即所述總支承力)中各腿支架3的承擔量的目標值。
以上為左右目標承擔量決定機構(gòu)63的處理。補充以下的內(nèi)容S305、S306中計算左右目標抬起承擔量的處理與將下述數(shù)值由所述右側(cè)配比和左側(cè)配比分配至左右腿支架3的方法同等，所述數(shù)值是指在使用者A左右腿踩踏力的測量值FRF_R、FRF_L的總和上乘以所述實際使用目標輔助比的數(shù)值(其相當于從落座部2作用于使用者A的全體抬起力的目標值)。
另外，S307、S308、S311的處理相當于本發(fā)明中的分配機構(gòu)。并且，S309、S310、S312、S313的處理相當于第六發(fā)明中的控制對象力目標值決定機構(gòu)。
按照上述做法執(zhí)行了左右目標承擔量決定機構(gòu)63的處理后，運算處理裝置51依次或并列執(zhí)行反饋操作量決定機構(gòu)64R、64L及前饋操作量決定機構(gòu)65R、65L。
參照圖11說明反饋操作量決定機構(gòu)64R、64L的處理。圖11是表示反饋操作量決定機構(gòu)64R、64L的處理流程的框圖。另外，由于反饋操作量決定機構(gòu)64R、64L的工作原理相同，在圖11中用括號表示左側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64L。
以下對右側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64R的處理進行代表性說明。首先，通過S401計算出由所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63所決定的右側(cè)腿支架3R的控制目標值T_Fankle_R與由所述右側(cè)支承力測量處理機構(gòu)62所測量的右側(cè)腿支架3R的總支承力承擔量的測量值Fankle_R間的偏差值(T_Fankle_R-Fankle_R)。然后，在S402、S403處分別將增益系數(shù)Kp、Kd乘以該偏差值。進一步將S403的運算結(jié)果在S404處進行微分(圖中的“s”是指微分運算符)，并在S405處將該微分值與S402的運算結(jié)果進行加算。由此，通過作為反饋控制方式的PD控制方式計算出右側(cè)電動機27的電流操作量Ifb_R以使偏差值(T_Fankle_R-Fankle_R)收斂為0。操作量Ifb_R是指右側(cè)電動機27的指示電流值的反饋成分。
此時，在本實施方式中，設定所述增益系數(shù)Kp、Kd的值使其在S406處對應于腿支架3R膝角度的測量值θ1_R為可變。這是因為，根據(jù)腿支架3R膝角度，相對于電動機27R的電流變化(扭矩變化)落座部2抬起力變化的敏感度會產(chǎn)生變化。此時，膝角度θ1_R越大(腿支架3R伸得越直)相對于電動機27R的電流變化(扭矩變化)落座部2抬起力變化的敏感度會上升。因此，在S406處，根據(jù)省略了圖示的數(shù)據(jù)圖表，基本上是以腿支架3R的膝角度測量值θ1_R越大將增益系數(shù)Kp、Kd的值設定得越小的方式來設定該增益系數(shù)Kp、Kd的值。
以上是右側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64R的處理。左側(cè)反饋操作量決定機構(gòu)64L的處理也相同。另外，在本實施方式中，通過使用作為反饋控制方式的PD控制方式，使得可以高速并穩(wěn)定地控制抬起力。但是，也可以使用除了PD控制方式以外的反饋控制方式。
接著，參照圖12對前饋操作量決定機構(gòu)65R、65L的處理進行說明。圖12表示前饋操作量決定機構(gòu)65R、65L的處理流程的框圖。另外，由于前饋操作量決定機構(gòu)65R與65L的工作原理相同，所以在圖12中，用括號表示左側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65L。
以下對右側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65R的處理進行代表性說明。在S501處，對由所述膝角度測量處理機構(gòu)61R測量的腿支架3R的膝角度測量值θ1_R進行微分，計算出該腿支架3R第二關(guān)節(jié)12的彎曲角度的角速度ω1_R。并且，在S502處，利用腿支架3R的膝角度測量值θ1_R和由所述支承力測量處理裝置62R測量的腿支架3R的總支承力承擔量測量值Fankle_R來計算出腿支架3R的線纜32a、32b實際的拉力實際拉力T1。參照圖13說明該實際拉力T1的計算處理。另外，在圖13中，對腿支架3進行模式化記載。同時在圖13中對與圖9相同的要素付以相同的參照符號。
首先，由下式(7)計算出與腿支架3R的總支承力承擔量測量值Fankle_R的線段S2相垂直的成分Fankle_a。
Fankle_a＝Fankle_R·sinθ2……(7) 另外，角θ2是Fankle_R與線段S2所成的角度。正如參照所述圖9而進行的說明，可利用測量值θ1_R并由幾何學運算來計算出該θ2角(參照所述算式(2)、(3))。
并且，如下式(8)所示，通過將線段S2的長度L2乘以用所述方法求得的Fankle_a可計算出因Fankle_R而在第二關(guān)節(jié)12(膝關(guān)節(jié))處產(chǎn)生的力矩M1。
M1＝Fankle_a·L2……(8) 由線纜32a、32b的實際拉力T1而在滑輪上產(chǎn)生的力矩在穩(wěn)定狀態(tài)下與所述力矩M1相均衡。因而，進一步如下式(9)所示那樣，通過將M1除以滑輪31的有效半徑r來算出實際拉力T1。
T1＝M1/r……(9) 以上為S502處理的詳細內(nèi)容。
返回至圖12的說明，進一步在S503處算出腿支架3R的線纜32a、32b的目標拉力T2。該目標拉力T2是對應所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63的處理所決定的腿支架3R的控制目標值(總支承力承擔量的目標值)而應在線纜32a、32b上產(chǎn)生的拉力。該目標拉力T2的計算與S502的計算處理相同。更具體而言，通過將所述算式(7)右邊的Fankle_R與所述左右目標承擔量決定機構(gòu)63的處理所決定的腿支架3R的控制目標值T_Fankle_R進行替換，算出與控制目標值T_Fankle_R的所述線段S2(參照圖13)相垂直的成分。并且，通過將該算得的成分作為所述算式(8)右邊的Fankle_a的替代進行使用，算出腿支架3R的第二關(guān)節(jié)12的目標力矩。而且，通過將該目標力矩作為所述算式(9)右邊M1的替代進行使用，算出線纜32a、32b的目標拉力T2。
以上為S503的處理。
在執(zhí)行如上所述的S501至S503的處理后，在S504處，使用由上述方法算得的第二關(guān)節(jié)12的角速度ω1_R、線纜32a、32b的實際拉力T1以及目標拉力T2并通過規(guī)定的前饋處理來決定電動機27R的電流操作量Iff_R。操作量Iff_R是指電動機27R的指示電流值的前饋成分。
在該S504的處理中，通過由下式(10)所表述的公式來計算出操作量Iff_R。
Iff_R＝B1·T2+B2·ω1_R+B3·sgn(ω1_R)……(10) 其中條件為B2＝b0+b1·T1；B3＝d0+d1·T1 此處，算式(10)中的B1為常數(shù)系數(shù)，B2、B3分別如算式(10)的條件中所述是表示實際拉力T1一次函數(shù)的系數(shù)。另外，b0、b1、d0、d1為常數(shù)。同時，sgn()表示符號函數(shù)。
該式(10)是表示電動機27的電流、線纜32a、32b的拉力和第二關(guān)節(jié)12的角速度ω1之間關(guān)系的公式。該式(10)右邊第一項是拉力的比值項，第二項是對應于線纜32a、32b與滑輪31間的粘性摩擦力的項，第三項是對應于線纜32a、32b與滑輪31間的動摩擦力的項。另外也可以在算式(10)的右邊再追加對應于第二關(guān)節(jié)12的角速度的項(即對應于慣性力的項)。
對以下的內(nèi)容進行補充用于算式(10)的運算的各常數(shù)B1、b0、b1、d0、d1預先通過使算式(10)左邊的值與右邊的值之差的平方值為最小的辨識算法來進行實驗上的辨識。并且，被辨識的各常數(shù)B1、b0、b1、d0、d1被紀錄儲存在未圖示的儲存器里并于行走輔助裝置1動作時使用。
以上是右側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65R的處理。左側(cè)前饋操作量決定機構(gòu)65L的處理也相同。
參照圖5，如上所述，在算出電動機27R的電流操作量Ifb_R、Iff_R和電動機27L的電流操作量Ifb_L、Iff_L后，運算處理裝置51通過加算處理機構(gòu)66R將操作量Ifb_R和Iff_R進行加算。由此，決定電動機27R的指示電流值。同時，運算處理裝置51通過加算處理機構(gòu)66L將操作量Ifb_L和Iff_L進行加算。由此，決定電動機27L的指示電流值。并且，運算裝置51將這些指示電流值分別輸出給電動機27的驅(qū)動電路52。此時，驅(qū)動電路52按照所給的指示電流對電動機27進行通電。
以上說明的運算處理裝置51的控制處理以規(guī)定的周期而執(zhí)行。據(jù)此，各腿支架3的實際總支承力承擔量的測量值Fankle會與對應了該腿支架3的控制目標值T_Fankle相一致的方式(能進行收斂)，對電動機27所產(chǎn)生的扭矩、甚至該腿支架3的第二關(guān)節(jié)12(膝關(guān)節(jié))的驅(qū)動力進行操作。
在以上所說明的實施方式中，在對應使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏力的比值將從落座部2應作用于使用者A上的全抬起力的目標值分配至左右腿支架3L、3R的同時，對應使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏力的比值將用于支承行走輔助裝置1整體重量的輔助裝置重量支承力分配至左右腿支架3L、3R。并且，決定作為各腿支架3的總支承力承擔量目標值的控制目標值，并使該控制目標值的支承力產(chǎn)生于腿支架3處。因此，特別是在所述抬起力控制ON/OFF開關(guān)54被操作為ON的狀態(tài)時，能夠?qū)⑾喈斢谟缮鲜鲨€匙開關(guān)53設定的輔助比的抬起力平滑且穩(wěn)定地從落座部2作用于使用者A，并可以有效地減輕使用者A各腿的負擔。
同時，在抬起控制ON/OFF開關(guān)54被操作為OFF的狀態(tài)時，決定所述實際輔助比，并將其作為實用目標輔助比。因此，在該狀態(tài)下，從使用者A作用于落座部2的負荷與從落座部2至使用者A的抬起力一直都是保持均衡狀態(tài)。并且在該狀態(tài)下，能夠保持落座部2在上下方向上的位置。而且，因為該狀態(tài)，在抬起控制ON/OFF開關(guān)54被操作為ON時，可以避免如急劇變化的抬起力從落座部2作用于使用者A的現(xiàn)象，能夠平滑地將抬起力作用于使用者A上。
并且，由于是通過并用PD控制規(guī)則(反饋控制規(guī)則)和前饋控制規(guī)則來決定各電動機27的電流指示值，能夠高速且穩(wěn)定地控制抬起力。
另外，在所述實施方式中，由MP傳感器38和腳踵傳感器39構(gòu)成第一力傳感器，并如圖3所示將這些傳感器38、39設置于腳部安裝部15使它們介于使用者A站立腿的腳部底面與地面之間。但是，第一力傳感器的設置位置并不僅限于此。例如如圖14所示那樣，該第一力傳感器可以設置在腳部安裝部。以下對該情況的實施方式進行說明，并將其作為第二實施方式。
如圖14所示，在第二實施方式中，在腳部安裝部15的所述環(huán)狀構(gòu)件36內(nèi)側(cè)具備有腳部支承構(gòu)件100。該腳部支承構(gòu)件100為拖鞋體狀，并由與使用者A的腳部底面幾乎全部相接觸的板狀的足底構(gòu)件101(鞋體的內(nèi)墊狀的構(gòu)件)和連結(jié)于該足底構(gòu)件101上的拱形構(gòu)件102(橫斷面大致呈半圓狀的構(gòu)件)構(gòu)成。拱形構(gòu)件102兩端的下端部與足底構(gòu)件101的兩側(cè)部結(jié)合為一體。使用者A的腳尖部分可以插入至該拱形構(gòu)件102內(nèi)。并且在該插入狀態(tài)下該腳部被支承在足底構(gòu)件101上。這些腳部支承構(gòu)件101和拱形構(gòu)件102例如可以由金屬或樹脂等具有規(guī)定剛性的材料制成。
另外，介于拱形構(gòu)件102上部外表面和環(huán)狀構(gòu)件36上部內(nèi)表面之間安裝有構(gòu)成第一力傳感器的拉力傳感器103。該拉力傳感器103與拱形構(gòu)件102和環(huán)狀構(gòu)件36相接合。該拉力傳感器103例如可以是張拉型的稱重傳感器。此時，腳部支承構(gòu)件100以與環(huán)狀構(gòu)件36和鞋體35為非接觸狀態(tài)下設置于環(huán)狀構(gòu)件36的內(nèi)部。由此，腳部支承構(gòu)件100經(jīng)拉力傳感器103吊設于該環(huán)狀構(gòu)件36上以使從下方支承腳部支承構(gòu)件100的力不受環(huán)狀構(gòu)件36和鞋體35的作用。
另外，可以在足底構(gòu)件101的上面和拱形構(gòu)件102的內(nèi)面設置用于保護使用者A腳部的緩沖材。
以上為本實施方式中的腳部安裝部15的結(jié)構(gòu)。另外，本實施方式中的腳部安裝部15中不具有所述MP傳感器38、腳踵傳感器39和內(nèi)墊構(gòu)件37。并且，在將本實施方式的腳部安裝部15裝置于使用者A各腳部上時，只需使該腳部的腳尖部分通過腳部支承構(gòu)件100的拱形構(gòu)件102內(nèi)部，將該腳部承載于足底構(gòu)件101上，并從鞋體35的鞋口將腳部插入于鞋體35的內(nèi)部。
而且，在本實施方式中，左右各腳部安裝部15的拉力傳感器103的輸出代替所述MP傳感器38和腳踵傳感器39的輸出被輸入于運算處理裝置51的各踩踏力測量處理機構(gòu)60內(nèi)。并且，各踩踏力測量處理機構(gòu)60得出以下數(shù)值，并將其作為使用者A各腿的臨時測量值FRF_p，所述數(shù)值是指將拉力傳感器103的輸出所表示的力檢測值(設拉力為正值)通過了低通濾波器后的數(shù)值，其中，該拉力傳感器103對應于各踩踏力測量處理機構(gòu)60。而且，各踩踏力測量處理機構(gòu)60根據(jù)該臨時測量值FRF_p并按照所述圖7的表來求出踩踏力的測量值FRF。
除了以上所說明的構(gòu)成及處理以外，其他與所述第一實施方式相同。
在本實施方式中，同樣可以起到與所述第一實施方式相同的效果。另外，在本實施方式中，拉力傳感器103介于環(huán)狀構(gòu)件36的內(nèi)表面的最上部和拱形構(gòu)件102外表面的最上部之間被設置。但是，拉力傳感器103的設置位置不僅只限于此，也可以將其設置在拱形構(gòu)件102的斜上部或側(cè)面部并介于環(huán)狀構(gòu)件36之間。另外，可以在介于拱形構(gòu)件102和環(huán)狀構(gòu)件36之間設置2個以上的拉力傳感器，經(jīng)這些多個拉力傳感器將腳部支承構(gòu)件100吊設于環(huán)狀構(gòu)件36上。此時，與測量踩踏力的情況時根據(jù)各拉力傳感器輸出表示的測量值的總和來測量踩踏力相同，這里也可以根據(jù)所述第一實施方式中的MP傳感器38和腳踵傳感器39的力的測量值總和來測量踩踏力。
產(chǎn)業(yè)上的利用性 如上所述，本發(fā)明因能適當?shù)剌o助使用者行走的裝置而具有實用性。
權(quán)利要求
1.一種行走輔助裝置的控制裝置，所述行走輔助裝置具備
落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；
左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；
左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被安裝在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；
左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；
右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成，
該行走輔助裝置的控制裝置的特征在于，具備
踩踏力測量機構(gòu)，其根據(jù)設于所述各腳部安裝部的第一力傳感器的輸出顯示的力檢測值來測量所述使用者各腿的踩踏力；
目標輔助比設定機構(gòu)，其設定目標輔助比，所述目標輔助比是在作為所述使用者的各腿踩踏力的總和的全部踩踏力中、應由所述行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比例的目標值；
目標抬起承擔量決定機構(gòu)，其通過將該目標輔助比乘以由所述踩踏力測量機構(gòu)所測量的使用者各腿的踩踏力來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量；
驅(qū)動器控制機構(gòu)，其控制所述左側(cè)用驅(qū)動器，以使從所述左側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為由所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)所決定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，同時，其控制所述右側(cè)用驅(qū)動器，以使從所述右側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為由所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)所決定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。
2.一種行走輔助裝置的控制裝置，其具備
落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；
左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；
左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被安裝在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；
左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；
右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成，
該行走輔助裝置的控制裝置的特征在于，具備
踩踏力測量機構(gòu)，其根據(jù)設于所述各腳部安裝部的第一力傳感器的輸出顯示的力檢測值來測量所述使用者各腿的踩踏力；
第二力傳感器，其裝于所述各腿支架的小腿架的下端部與第三關(guān)節(jié)之間、或各腿支架的第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間；
控制對象力測量機構(gòu)，其根據(jù)所述第二力傳感器的輸出顯示的力檢測值，將實際從所述地板傳遞至各腿支架的小腿架上的力作為控制對象力進行測量；
目標輔助比設定機構(gòu)，其設定目標輔助比，所述目標輔助比是在作為所述使用者的各腿踩踏力的總和的全部踩踏力中、應由所述行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比例的目標值；
目標抬起承擔量決定機構(gòu)，其通過將該目標輔助比乘以由所述踩踏力測量機構(gòu)所測量的使用者各腿的踩踏力來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量；
分配機構(gòu)，其根據(jù)由所述踩踏力測量機構(gòu)測量的所述使用者的左腿的踩踏力與右腿的踩踏力的比率將支承力分配到所述各腿支架上，由此將所述支承力中的左側(cè)腿支架的承擔量和右側(cè)腿支架的承擔量分別決定為各腿支架的目標裝置支承力承擔量，所述支承力是指為了將從該行走輔助裝置的整體重量中減去所述行走輔助裝置中的各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差額重量支承于地板所需的支承力、或者是為了將該行走輔助裝置的整體重量支承于地板所需的支承力；
控制對象力目標值決定機構(gòu)，其將所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與所述左側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值，同時，將所述右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與所述右側(cè)腿支架的目標裝置支承力承擔量的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值；
驅(qū)動器控制機構(gòu)，其根據(jù)左側(cè)腿支架的所述控制對象力和左側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值來控制所述左側(cè)用驅(qū)動器，以使該左側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0，同時，其根據(jù)右側(cè)腿支架的所述控制對象力和右側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值來控制所述右側(cè)用驅(qū)動器，以使該右側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述各腿支架的腳部安裝部具備將安裝該腳部安裝部的所述使用者的腳部從其腳尖側(cè)插入的環(huán)狀構(gòu)件，并且經(jīng)該環(huán)狀構(gòu)件與該腿支架的第三關(guān)節(jié)連結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述各腿支架的腳部安裝部具備將安裝該腳部安裝部的所述使用者的腳部從其腳尖側(cè)插入的環(huán)狀構(gòu)件，并且經(jīng)該環(huán)狀構(gòu)件與該腿支架的第三關(guān)節(jié)連結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述各腳部安裝部的第一力傳感器由一個以上的力傳感器構(gòu)成，該力傳感器設于各腳部安裝部上，以使在所述使用者的各腿為站立腿時，該力傳感器介于該站立腿的腳部的底面中的該腳部的中趾節(jié)關(guān)節(jié)的部位和腳踵的部位中的至少其中一處和地板之間，并且，所述踩踏力測量機構(gòu)是如下機構(gòu)其將構(gòu)成各腳部安裝部的第一力傳感器的各力傳感器的輸出顯示的力檢測值的總和作為該第一力傳感器的力檢測值，根據(jù)該總和的力檢測值來測量安裝有該腳部安裝部的所述使用者的腿的踩踏力。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述各腳部安裝部的第一力傳感器由一個以上的力傳感器構(gòu)成，該力傳感器設于各腳部安裝部上，以使在所述使用者的各腿為站立腿時，該力傳感器介于該站立腿的腳部的底面中的該腳部的中趾節(jié)關(guān)節(jié)的部位和腳踵的部位中的至少其中一處和地板之間，并且，所述踩踏力測量機構(gòu)是如下機構(gòu)其將構(gòu)成各腳部安裝部的第一力傳感器的各力傳感器的輸出顯示的力檢測值的總和作為該第一力傳感器的力檢測值，根據(jù)該總和的力檢測值來測量安裝有該腳部安裝部的所述使用者的腿的踩踏力。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
在所述各腳部安裝部的環(huán)狀構(gòu)件的內(nèi)側(cè)，以與該環(huán)狀構(gòu)件非接觸的狀態(tài)配置支承所述使用者的腳部的腳部支承構(gòu)件，并且，該腳部支承構(gòu)件經(jīng)所述第一力傳感器吊設在該環(huán)狀構(gòu)件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
在所述各腳部安裝部的環(huán)狀構(gòu)件的內(nèi)側(cè)，以與該環(huán)狀構(gòu)件非接觸的狀態(tài)配置支承所述使用者的腳部的腳部支承構(gòu)件，并且，該腳部支承構(gòu)件經(jīng)所述第一力傳感器吊設在該環(huán)狀構(gòu)件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述踩踏力測量機構(gòu)在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第一閥值以下時，將安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值定為0。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述踩踏力測量機構(gòu)在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第一閥值以下時，將安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值定為0。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述踩踏力測量機構(gòu)在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第二閥值以上時，得到預先設定的規(guī)定的上限值作為安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述踩踏力測量機構(gòu)在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第二閥值以上時，得到預先設定的規(guī)定的上限值作為安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
所述行走輔助裝置的控制裝置具有指示是否進行所述抬起力的控制的切換開關(guān)，所述目標抬起承擔量決定機構(gòu)，在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，通過將所述目標輔助比乘以使用者的各腿的踩踏力，來決定所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示不進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，使用由所述控制對象力測量機構(gòu)測量的各腿支架的控制對象力和由所述踩踏力測量機構(gòu)測量的使用者的各腿的踩踏力來求出實際輔助比，該實際輔助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走輔助裝置實際輔助的力相對于該全部踩踏力的比，并且，使用該求得的實際輔助比代替所述目標輔助比來決定所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。
14.一種行走輔助裝置的控制程序，其用于控制行走輔助裝置，所述行走輔助裝置具備
落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；
左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；
左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被安裝在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；
左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；
右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；
第一力傳感器，其為了測量所述使用者的各腿的踩踏力而設于所述各腳部安裝部，
所述行走輔助裝置的控制程序的特征在于，使用于控制所述行走輔助裝置的計算機執(zhí)行以下處理
讀取所述第一力傳感器的輸出，根據(jù)該輸出所顯示的力檢測值來測量所述使用者實際從其各腿的腳部作用于地板側(cè)的踩踏力的處理；
將作為所述使用者的各腿的踩踏力的總和的全部踩踏力中的應由所述行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比的目標值作為目標輔助比的設定值讀取，將該目標輔助比的設定值乘以所述已測量的使用者的各腿的踩踏力，由此來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量的處理；
生成以從所述左側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為所述已決定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量的方式控制所述左側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出，同時，生成以從所述右側(cè)腿支架實際賦予所述落座部的抬起力成為所述已決定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量的方式控制所述右側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出的處理。
15.一種行走輔助裝置的控制程序，其用于控制行走輔助裝置，所述行走輔助裝置具備
落座部，其承受來自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一對大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該落座部上；
左右一對小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；
左右一對腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被安裝在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時接地；
左側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；
右側(cè)用驅(qū)動器，其驅(qū)動右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；
第一力傳感器，其為了測量所述使用者的各腿的踩踏力而設于所述各腳部安裝部；
第二力傳感器，其設于所述各腿支架的小腿架的下端部與第三關(guān)節(jié)之間、或者各腿支架的第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間，
所述行走輔助裝置的控制程序的特征在于，使用于控制所述行走輔助裝置的計算機執(zhí)行以下處理
讀取所述第一力傳感器的輸出，根據(jù)該輸出所顯示的力檢測值來測量所述使用者實際從其各腿的腳部作用于地板側(cè)的踩踏力的處理；
讀取所述第二力傳感器的輸出，根據(jù)該輸出所顯示的力檢測值將從所述地板實際傳遞給各腿支架的小腿架的力作為控制對象力而測量的處理；
將作為所述使用者的各腿的踩踏力的總和的全部踩踏力中的應由所述行走輔助裝置輔助的力相對于該全部踩踏力的比的目標值作為目標輔助比的設定值讀取，將該目標輔助比的設定值乘以所述已測量的使用者的各腿的踩踏力，由此來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作為左側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量和作為右側(cè)腿支架的承擔量的目標值的目標抬起承擔量的處理；
根據(jù)由所述已測量的使用者的左腿的踩踏力與右腿的踩踏力的比率將支承力分配到所述各腿支架上，由此將所述支承力中的左側(cè)腿支架的承擔量和右側(cè)腿支架的承擔量分別決定為各腿支架的目標裝置支承力承擔量的處理，其中，所述支承力是指為了將從該行走輔助裝置的整體重量中減去所述行走輔助裝置中的各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差額重量支承于地板所需的支承力、或者是為了將該行走輔助裝置的整體重量支承于地板所需的支承力；
將所述已測定的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與目標裝置支承力承擔量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值，同時，將所述已測定的右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量與目標裝置支承力承擔量的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對象力的目標值的處理；
根據(jù)所述已測量的左側(cè)腿支架的控制對象力和所述已決定的左側(cè)腿支架的控制對象力的目標值，生成以該左側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0的方式控制所述左側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出，同時，根據(jù)所述已測量的右側(cè)腿支架的控制對象力和所述已決定的右側(cè)腿支架的控制對象力的目標值，生成以該右側(cè)腿支架的控制對象力與目標值的差接近于0的方式控制所述右側(cè)用驅(qū)動器的控制輸出的處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的行走輔助裝置的控制程序，其特征在于，
所述各腳部安裝部的第一力傳感器由一個以上的力傳感器構(gòu)成，該力傳感器設于各腳部安裝部上，以使在所述使用者的各腿為站立腿時，該力傳感器介于該站立腿的腳部的底面中的該腳部的中趾節(jié)關(guān)節(jié)的部位和腳踵的部位中的至少其中一處和地板之間，并且，測量所述踩踏力的處理是將構(gòu)成各腳部安裝部的第一力傳感器的各力傳感器的輸出顯示的力檢測值的總和作為該第一力傳感器的力檢測值，根據(jù)該總和的力檢測值來測量安裝有該腳部安裝部的所述使用者的腿的踩踏力的處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的行走輔助裝置的控制程序，其特征在于，
所述各腳部安裝部的第一力傳感器由一個以上的力傳感器構(gòu)成，該力傳感器設于各腳部安裝部上，以使在所述使用者的各腿為站立腿時，該力傳感器介于該站立腿的腳部的底面中的該腳部的中趾節(jié)關(guān)節(jié)的部位和腳踵的部位中的至少其中一處和地板之間，并且，測量所述踩踏力的處理是將構(gòu)成各腳部安裝部的第一力傳感器的各力傳感器的輸出顯示的力檢測值的總和作為該第一力傳感器的力檢測值，根據(jù)該總和的力檢測值來測量安裝有該腳部安裝部的所述使用者的腿的踩踏力的處理。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的行走輔助裝置的控制程序，其特征在于，
測量所述踩踏力的處理是在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第一閥值以下時，將安裝在該腳部安裝部上的腳部的踩踏力的測量值定為0的處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的行走輔助裝置的控制程序，其特征在于，
測量所述踩踏力的處理是在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第一閥值以下時，將安裝在該腳部安裝部上的腳部的踩踏力的測量值定為0的處理。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的行走輔助裝置的控制程序，其特征在于，
測量所述踩踏力的處理是在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第二閥值以上時，得到預先設定的規(guī)定的上限值作為安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值的處理。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的行走輔助裝置的控制程序，其特征在于，
測量所述踩踏力的處理是在所述各腳部安裝部的第一力傳感器的力檢測值在規(guī)定的第二閥值以上時，得到預先設定的規(guī)定的上限值作為安裝在該腳部安裝部的腳部的踩踏力的測量值的處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的行走輔助裝置的控制裝置，其特征在于，
在所述行走輔助裝置上設有指示是否進行所述抬起力的控制的切換開關(guān)，決定所述各腿支架的目標抬起承擔量的處理是如下的處理在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，通過將所述目標輔助比的設定值乘以所述已測量的使用者的各腿的踩踏力，來決定應從所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量，在所述切換開關(guān)的操作狀態(tài)處于指示不進行所述抬起力的控制的操作狀態(tài)時，使用所述已測量的各腿支架的控制對象力和所述已測量的使用者的各腿的踩踏力來求出實際輔助比，該實際輔助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走輔助裝置實際輔助的力相對于該全部踩踏力的比，并且，使用該求得的實際輔助比代替所述目標輔助比來決定所述左側(cè)腿支架的目標抬起承擔量和右側(cè)腿支架的目標抬起承擔量。
全文摘要
一種行走輔助裝置以及控制程序，其對目標輔助比進行設定，該目標輔助比是使用者(A)的全部踩踏力中行走輔助裝置(1)所應輔助的力相對于該全部踩踏力的比值的目標值，利用該目標輔助比和根據(jù)力傳感器(38、38、39、39)的輸出而測量的使用者(A)各腿的踩踏力，決定從落座部(2)應作用至使用者(A)的抬起力中的各腿支架(3L、3R)的承擔量，并控制各腿支架(3L、3R)的驅(qū)動器(27、27)以使由各腿支架(3L、3R)產(chǎn)生被決定的承擔量的抬起力。由此，能夠在減少安裝于使用者(A)各腿上的安裝部位的同時，減輕使用者(A)自身應由其腿部來支承于地面上的力，并同時，可以由對應于使用者(A)各腿的腿支架(3L、3R)適當?shù)胤謸糜跍p輕上述力的輔助力。
文檔編號A61H3/00GK101184463SQ200680018962
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者井土哲也, 池內(nèi)康 申請人:本田技研工業(yè)株式會社